ВВЕДЕНИЕ 6
1 ЛИТЕРАТУРНЫЙ ОБЗОР
1.1 Хромовые руды 7
1.2 Технологические способы выплавки хромистых ферросплавов 11
1.2.1 Технология высокоуглеродистого феррохрома 11
1.2.2 Технология ферросиликохрома 17
1.2.3 Технология низкоуглеродистого феррохрома 19
1.3 Методики термодинамических расчетов восстановления
хромовых руд углеродом в твердых и жидких состояниях 20
2 ТЕРМОДИНАМИЧЕСКИЙ АНАЛИЗ ВОССТАНОВЛЕНИЯ ХРОМА
2.1 Этапы термодинамического анализа 26
2.2 Термодинамический анализ восстановления хромита углеродом 28
2.3 Термодинамический анализ влияния оксида кремния на
восстановление хрома углеродом 38
2.4 Термодинамический анализ влияния оксида кальция на
восстановление хрома из силикатных оксидных растворов 44
ВЫВОДЫ 53
БИБЛИОГРАФИЧЕСКИЙ СПИСОК 54
Хром - переходный металл, имеющий наиболее высокую температуру плавления в первом ряду 3 d-переходных металлов. Он обладает особыми антикоррозионными свойствами, входит в качестве легирующего элемента в большинство легированных и высоколегированных сталей и сплавов, в том числе на нежелезной основе.
Новизной работы является применение метода полного термодинамического моделирования (программа «TERRA») и модели ассоциированных растворов для анализа химических равновесий между металлом, шлаком и газом.
Цель работы: выполнить термодинамический анализ распределения элементов между металлом и шлаком для условий процесса выплавки углеродистого феррохрома.
Для достижения цели необходимо решить следующие задачи:
• установить влияние количества C на распределение элементов;
• установить влияние SiO2 на распределение элементов;
• установить влияние CaO на распределение элементов.
Основной метод решения поставленных задач - компьютерные расчёты, построение взаимосвязей между переменными в табличной и графической форме; сравнение с литературными данными.
1. Выполнены термодинамические расчеты восстановления хрома из хромита руды Песчанского месторождения в зависимости от расхода углерода, добавок оксидов кремния и кальция при температуре 1800 °С.
2. Установлено, что при расходах углерода более 1,2 от
стехиометрического хром полностью восстанавливается из хромита.
3. Наличие SiO2 в шлаках затрудняет восстановление хрома из-за формирования в шлаке силиката двухвалентного хрома Cr2SiO4. Степень восстановления хрома уменьшается от 100 до 80 %.
4. Добавки CaO разрушают силикат хрома Cr2SiO4 за счет образования термодинамически более прочных силикатов кальция CaSiO3 и Ca2SiO4. Степень восстановления хрома увеличивается от 80 до 90 %.
5. Результаты расчетов можно использовать для объяснения особенностей технологии выплавки феррохрома, корректировки существующих технологий и разработки новых вариантов плавок.
