Výroba ferochrómu FeCr

1. Spôsoby výroby ferochrómu

Ferochróm je zliatina železa a chrómu, vyrábaná v elektrickej oblúkovej peci, s prípadným následným spracovaním v reakčnej panve mimo pec. Zliatiny tohoto druhu sú charakterizované tvrdosťou, krehkosťou a kovovým leskom. Vzhľad lomu a jeho fyzikálne vlastnosti sa menia v závislosti na obsahu uhlíka.

Uhlíkový ferochróm a ferochróm určený na ďalšie spracovanie sa taví z chrómovej rudy spôsobom redukčného tavenia s použitím koksového hrášku ako redukovadla.

Nízkouhlíkový, strednouhlíkový a bezuhlíkový ferochróm sa taví zložitejším spôsobom s použitím troch taviacich agregátov. V jednej peci sa vyrobí ferochróm určený na ďalšie spracovanie, ktorý sa odlišuje od uhlíkového zvýšením obsahom uhlíka (okolo 3% ). V druhej peci zo vsádzky, ktorá pozostáva z kremenca, koksového hrášku a ferochrómu určeného na ďalšie spracovanie sa vyrobí zliatina, ktorá obsahuje 30 až 50 % Cr, 30 až 40 % Si, 20% Fe a 0,03 až 0,7 % C. V tretej peci sa chrómová ruda redukuje kremíkom z ferosilikochrómu a získa sa ferochróm, ktorý obsahuje tým menej uhlíka, čím menej ho bolo vo východiskovom ferosilikochróme. Zvláštny bezuhlíkový ferochróm, ktorý obsahuje 0,01 až 0,04 % C, sa získa rozkladom Fe a Cr z roztavenej rudy a vápna tekutým ferosilikochrómom alebo rozkladom chrómovej rudy hliníkom.

2. Výroba uhlíkového ferochrómu

Uhlíkový ferochróm sa taví v trojfázových otvorených a zatvorených peciach s výkonom 10 000 až 16 500 kW, elektródami s priemerom 900 až 1150 mm. Dno a steny taviaceho priestoru sa obložia magnezitovými tehlami a horná časť stien šamotovými. Sádzka pre uhlíkový ferochróm je zložená z akťubinskej chrómovej rudy a koksového hrášku.

2.1 Fyzikálno-chemické podmienky procesu

Pri tavení uhlíkového ferochrómu prebiehajú nasledovné procesy:

• Odstránenie prchavých látok a vlhkosti zo vsádzky,
• Redukcia železa a chrómu so súčasnou tvorbou karbidov chrómu a železa,
• Tavenie redukčných prvkov s tvorbou tekutého ferochrómu,
• Tvorba a tevenie trosky,
• Redukcia kremíka a chrómu z trosky.

Rozklad karbidov je spojený s veľkou stratou tepla, preto pri tavení uhlíkového ferochrómu je potrebná vysoká teplota.

V uhlíkovom ferochróme je prípustné až 0,06 % P, obsah síry nemá prevýšiť 0,06 %, v súhlase so spotrebiteľom sa dodáva ferochróm s obsahom síry maximálne 0,04 %.

Uhlíkový ferochróm sa leje do plochých kokíl, aby sa uľahčilo delenie zliatiny. Hrúbka odliatku je maximálne 200 mm.

2.3 Výroba ferochrómu určeného na ďalšie spracovanie

Pri výrobe tohto ferochrómu sa používajú drobné ľahko redukovatľné chrómové rudy. Pomer Cr2O3/FeO vo vsádzke nemá byť menší ako 2,5.

Kov i troska sa vypúšťajú do panvy, pričom prebytok trosky sa leje z panvy do liatinových zberačov trosky, ktoré sú pripravené vedľa nej.

Ferochróm určený na ďalšie spracovanie sa po vypustení do panvy granuluje. Na regulovanie rýchlosti vytekania kovu má žľab granulačného zariadenia žiaruvzdornú priehradku s otvorom 30x60 mm. Rýchlosť granulácie je 20 až 25 kg.s-1.

Po každej operácií sa nádoba z bazéna vyberie a granulovaná zliatina sa presype do zásobníka.

Vedľa bazéna je vybudovaná usadzovacia nádrž na zachytávanie granulátu, ktorý sa usadzuje na dne usadzovacej nádrže. Kov, ktorý sa leje spolu s troskou do lapača trosky, alebo zostane na dne panvy, sa tiež zbiera, drobí a zhromažduje spolu s granulátom.

Na získanie ferochrómu s nízkym obsahom uhlíka sa chrómová ruda redukuje kremíkom z ferosilikochrómu.

Vysoká teplota procesu znižuje viskozitu zliatiny a trosky, uľahčuje difúziu oxidu chromitého a železnatého. Úmerne zníženiu obsahu kremíka vzrastá schopnosť zliatiny pohlcovať uhlík. Uhlík sa dostane do zliatiny so vsádzkovými materiálmi a elektródami. Okolo 20 % C pochádza z ferosilikochrómu a 75 % z elektród.

V súčasnosti sa silikotermickým spôsobom v elektrickej peci získava ferochróm s obsahom C 0,05 až 2,0%.

Bezuhlíkový ferochróm s obsahom C menším než 0,04 % sa vyrába silikotermickým spôsobom mimo pece, a to miešaním v panve rudno-vápenatej zliatiny s tekutým silikochrómom jedno alebo dvojstupňovým spôsobom. Najprácnejšou operáciou tohoto procesu je získanie zliatiny z rudy a vápna. Pri jednostupňovom spôsobe sa do panvy môže pridať rudno-vápencová zmes (40 % z hmotnosti rudno-vápenatej zliatiny).

Pri dvojstupňovom spôsobe sa rudno-vápenatá tavenina mieša v panve s poloproduktom obsahujúcim 20 až 25 % Si, v dôsledku čoho sa získa ferochróm na odbyt a troska s obsahom 14 až 15 % Cr2O3.

4. Chemické zloženie ferochrómu

V nasledujúcej tabuľke sú uvedené zastúpenia jednotlivých prvkov v zliatine :

Ferochróm patrí k najdôležitejším ferozliatinám. Chróm v nižšej koncentrácii je prítomný v nástrojoch a ďalších zariadeniach, ktoré vyžadujú vysoký stupeň tvrdosti. Nehrdzavejúca oceľ je široko využívaná pri architektonických úpravách budov, výrobe zariadení pre potravinársky priemysel, v lekárskych a chirurgických nástrojoch a v zariadeniach určených pre priebeh chemických procesov.

6. Balenie a doprava

Ferochróm sa dodáva voľne ložený alebo balený v paletách s hmotnosťou materiálu do 2500 kg a tiež v big bagoch s hmotnosťou zabaleného materiálu do 1000 kg. Dopravuje sa v krytých vagónoch alebo kamiónoch. Pri skladovaní a preprave je potrebné zamedziť navlhnutiu materiálu.