Физико-химические особенности процесса получения высокоуглеродистого феррохрома
Loading...
Date
2021
Journal Title
Journal ISSN
Volume Title
Publisher
Національна металургійна академія України, Дніпро
Abstract
RUS: Цель. Авторы ставят своей целью термодинамический анализ и усовершенствование технологии выплавки углеродистого феррохрома из разного хромсодержащего сырья. Это восстановление оксидов железа и хрома из порошковых хромовых руд твердым углеродом и твердофазное восстановление в кусковых хромовых рудах. Методика. Применён расширенный анализ восстановления оксидов железа и хрома порошковых хромовых руд твердым углеродом которое начинается при 1150-1200°С и заканчивается при 1300- 1400°С, a в кусковых рудах начинается при тех же температурах, но заканчивается при более высоких. Твердофазное восстановление в кусковых хромовых рудах идет фронтально, доходит до определенной глубины и останавливается при 1200-1400°С. Это явление происходит из-за образования металлошлаковой оболочки вокруг куска руды или зерна хромшпинелида. Эта плотная и тугоплавкая оболочка представляет собой диффузионный металлошлаковый барьер, препятствующий дальнейшему развитию восстановления в глубине куска или зерна. Результаты. При анализе шлакового режима выплавки углеродистого феррохрома было установлено, что кремнезем в состав хромшпинелидов не входит, но он косвенно участвует в удалении высокомагнезиальной шлаковой оболочки с реакционной поверхности путем образования жидкоподвижных соединений, такой шлак стекает с реакционной поверхности. Так разрушается шлаковый барьер и создается новая оголенная поверхность зерен хромшпинелидов для нового контакта с оксидами железа и хрома. При этом углерод и хромшпинелид находятся в твердом состоянии, а продукты плавки – углеродистый феррохром и шлак - в жидком. Таким образом, кремнезем при выплавке углеродистого феррохрома из кусковых руд является интенсификатором восстановления оксидов железа и хрома хромшпинелидов хромовых руд. Научная новизна. Был сделан уточненный расчет рационального состава шлаков при выплавке углеродистого феррохрома зависящий от природы хромовых руд, точнее от содержания оксидов железа и хрома, а также шлакообразующих - SiO2, MgO и Аl2O3. Практическая значимость. При выплавке углеродистого феррохрома температурный режим металла и шлака должен определяется соотношением между содержанием хрома и углерода в сплаве, концентрацией SiО2 и отношением MgO/Al2O3 - в шлаке.
ENG: Purpose. The authors aim at thermodynamic analysis and improvement of the technology for smelting carbonaceous ferrochromium from various chromium-containing raw materials. This reduction of iron and chromium oxides from powdered chromium ores with solid carbon and solid-phase reduction in lumpy chromium ores. Methodology. An extended analysis of the reduction of iron and chromium oxides of powdered chromium ores with solid carbon was applied, which starts at 1150-1200°C and ends at 1300-1400°C, and in lump ores begins at the same temperatures, but ends at higher temperatures. Solid-phase reduction in lumpy chromium ores proceeds frontally, reaches a certain depth and stops at 1200-1400°C. This phenomenon occurs due to the formation of a metal-slag shell around a piece of ore or a grain of chrome spinel. This dense and refractory shell is a diffusion metal-slag barrier that prevents further development of reduction in the depth of a piece or grain. Results. When analyzing the slag mode of carbon ferrochromium smelting, it was found that silica is not included in the composition of chrome spinels, but it indirectly participates in the removal of a high-magnesium slag shell from the reaction surface by forming liquid-movable compounds, such slag flows down from the reaction surface. Thus, the slag barrier is destroyed and a new bare surface of chrome spinel grains is created for new contact with iron and chromium oxides. At the same time, carbon and chromium spinel are in a solid state, and melting products - carbon ferrochrome and slag - in a liquid state. Thus, during the smelting of carbonaceous ferrochromium from lump ores, silica is an intensifier for the reduction of iron and chromium oxides of chromium spinels of chromium ores. Scientific novelty. A refined calculation was made of the rational composition of slags during the smelting of carbonaceous ferrochrome, depending on the nature of chromium ores, more precisely on the content of iron and chromium oxides, as well as slag-forming - SiO2, MgO and Al2O3. Practical significance. When smelting carbon ferrochrome, the temperature regime of metal and slag should be determined by the ratio between the content of chromium and carbon in the alloy, the concentration of SiO2 and the ratio of MgO/Al2O3 - in the slag.
ENG: Purpose. The authors aim at thermodynamic analysis and improvement of the technology for smelting carbonaceous ferrochromium from various chromium-containing raw materials. This reduction of iron and chromium oxides from powdered chromium ores with solid carbon and solid-phase reduction in lumpy chromium ores. Methodology. An extended analysis of the reduction of iron and chromium oxides of powdered chromium ores with solid carbon was applied, which starts at 1150-1200°C and ends at 1300-1400°C, and in lump ores begins at the same temperatures, but ends at higher temperatures. Solid-phase reduction in lumpy chromium ores proceeds frontally, reaches a certain depth and stops at 1200-1400°C. This phenomenon occurs due to the formation of a metal-slag shell around a piece of ore or a grain of chrome spinel. This dense and refractory shell is a diffusion metal-slag barrier that prevents further development of reduction in the depth of a piece or grain. Results. When analyzing the slag mode of carbon ferrochromium smelting, it was found that silica is not included in the composition of chrome spinels, but it indirectly participates in the removal of a high-magnesium slag shell from the reaction surface by forming liquid-movable compounds, such slag flows down from the reaction surface. Thus, the slag barrier is destroyed and a new bare surface of chrome spinel grains is created for new contact with iron and chromium oxides. At the same time, carbon and chromium spinel are in a solid state, and melting products - carbon ferrochrome and slag - in a liquid state. Thus, during the smelting of carbonaceous ferrochromium from lump ores, silica is an intensifier for the reduction of iron and chromium oxides of chromium spinels of chromium ores. Scientific novelty. A refined calculation was made of the rational composition of slags during the smelting of carbonaceous ferrochrome, depending on the nature of chromium ores, more precisely on the content of iron and chromium oxides, as well as slag-forming - SiO2, MgO and Al2O3. Practical significance. When smelting carbon ferrochrome, the temperature regime of metal and slag should be determined by the ratio between the content of chromium and carbon in the alloy, the concentration of SiO2 and the ratio of MgO/Al2O3 - in the slag.
Description
Keywords
термодинамический анализ, твердофазное восстановление, феррохром, шлак, хромшпинелид, реакционная поверхность, thermodynamic analysis, solid state reduction, ferrochromium, slag, chrome spinel, reaction surface, КТТАМП
Citation
Пышкин И. А., Бородин .Е. Ю., Тюленев Е. А., Водин И. И. Физико-химические особенности процесса получения высокоуглеродистого феррохрома. Молоді вчені 2021 — від теорії до практики : матеріали ХІІ Всеукраїнської конференції молодих вчених (Дніпро, 25 бер., 2021 р.). Дніпро, 2021. С. 92–95.