Хром

1. КУРСОВАЯ РАБОТА

Выполнил:студент группы Мк-302
Смагулов.Д.
Кожахмет.Д.

2. Хром

Хром (лат. Cromium), Cr, химический элемент VI группы периодической системы
Менделеева, атомный номер 24, атомная масса 51,996; металл голубовато-стального
цвета.
Природные стабильные изотопы: 50Cr (4,31%), 52Cr (87,76%), 53Cr (9,55%) и 54Cr
(2,38%). Из искусственных радиоактивных изотопов наиболее важен 51Cr (период
полураспада T½ = 27,8 суток), который применяется как изотопный индикатор.

3. Физическая свойства Хрома

Хром - твердый, тяжелый, тугоплавкий металл. Чистый Хром пластичен.
Кристаллизуется в объемноцентрированной решетке, а = 2,885Å (20 °С); при 1830 °С
возможно превращение в модификацию с гранецентрированной решеткой, а =
3,69Å.
Атомный радиус 1,27 Å; ионные радиусы Cr2+ 0,83Å, Cr3+ 0,64Å, Cr6+0,52 Å.
Плотность 7,19 г/см3; tпл 1890 °С; tкип 2480 °С. Удельная теплоемкость 0,461
кдж/(кг•К) [0,11 кал/(г•°С)] (25°С); термический коэффициент линейного
расширения 8,24•10-6 (при 20 °С); коэффициент теплопроводности 67 вт/(м•К) [0,16
кал/(см•сек•°С)] (20 °С); удельное электросопротивление 0,414 мком•м(20 °С);
термический коэффициент электросопротивления в интервале 20-600 °С
составляет 3,01•10-3. Хром антиферромагнитен, удельная магнитная
восприимчивость 3,6•10-6. Твердость высокочистого Хрома по Бринеллю 7-9 Мн/м2
(70-90 кгс/см2).

4. Мировые запасы Хромовой руды

Страны
Ресурсы
Запасы
Европа
Албания
Греция
Финляндия
Россия
200,5
40,9
16,0
86,1
55,2
71,7
8,6
3,2
41,1
18,3
Азия
Афганистан
Вьетнам
Индия
Иран
Казахстан
Китай
Турция
Филиппины
Япония
1923,9
20,0
24,5
180,0
52,0
1316,0
10,5
105,0
202,7
0,4
488,0
6,5
20,8
57,0
8,5
317,6
5,2
25,9
36,9
0,00
Африка
Зимбабве
Мадагаскар
ЮАР
12558,5
986,0
57,0
115000,0
1839,2
70,0
8,7
1760,0
Доля в мире,
%
2,76
0,15
0,13
1,70
0,76
20,19
0,27
0,86
2,36
0,35
13,14
0,21
1,07
1,53
0,00
76,11
2,90
0,36
72,83
Содержание
Cr2O3, %
….
32,2
18
26
30,5
…
42,4
3,25
44,6
48
50,2
35
38,3
26,5
26
…
43,2
32
37
Америка
Бразилия
Венесуэла
Гренландия
Канада
Куба
США
655,3
71,9
38,3
169,0
26,2
10,0
337,5
24,3
15,0
0,0
0,0
3,7
3,1
2,5
1,01
0,62
0,00
0,00
0,15
0,13
0,10
…
22,3
2,73
22,5
21
32
11,5
Океания
и
Австралия
Итого
232,6
2,0
0,08
…
2416,6
100,0
…
15570,8

5. Запасы и добыча хромовых руд в Казахстане

Добыча хромовых руд Казахстана
сосредоточена в Хромтауском районе
Актюбинской области, в пределах
Кемпирсайского массива, месторождения
которого отрабатываются филиалом АО «ТНК
«Казхром – Донским ГОКом и ТОО «ВосходОриел- Мечел».
Донской горно-обогатительный комбинат
(ДГОК) был создан в 1938 году как Донское
хромитовое рудоуправление. Горные работы и
добыча руды Донским ГОКом был начаты в
1938 году на карьере Гигант. До 1982 года
добыча руды Донским ГОКом осуществлялась
только открытом способом; в указанном году
была введена в эксплуатацию шахта
«Молодежная». В 2007 г. «Казхром» перейдет
исключительно на подземную добычу руды.
Корпорация «Казхром» планирует полностью
отработать карьер «Поисковый» добыча руды
будет вестись на двух шахтах – «Имени 10летия независимости Казахстана» и
«Молодежная».

6.

7. Производство среднеуглеродистого феррохрома

Среднеуглеродистый феррохром,
отгружаемый потребителям, должен
отвечать
требованиям ГОСТ 475789 или контрактов. Марка и химический
состав среднеуглеродистого феррохрома
должны соотвествовать данным
приведенным в таблице 8.2.
Как видим, в указанном ГОСТе на
феррохром строго регламентировано
содержание хрома ( не менее 65%). В
настоящее время производимый в странах
СНГ феррохром ( средне- и
низкоуглеродистый) производят с
соответствии с ГОСТ 4757-91, который был
разработан в соответствии с мировыми
требованиями методом прямого
применения международного стандарта
ИСО 5448-81
Марка
C
Si
Cr,
не
менее
ФХ100
ФХ200
ФХ400
65
1,0
2,0
4,0
2,0
Массовая доля,%
P
А
В
А
не более
0,03
0,03
0,03
0,05
0,05
0,05
0,02
0,02
0,04
S
В
0,04
0,04
0,04

8. Физико-химические основы процесса получения среднеуглеродистого феррохрома силикотермическим способом

Производства среднеуглеродистого феррохрома заключается в
восстановлении оксидов хрома и железа хромовой руды кремнием
ферросиликохрома по следующим химическим реакции:
2Cr2O3 + 3Si = 4Cr + 3SiO2
3FeO + Si = 2Fe + SiO2
Для более полного восстановления хрома вводят известь. Оксид кальция
связывает образовавшийся кремнезем в прочное, легкоплавкое соединение по
реакции:
2CaO + SiO2 = 2CaO SiO2
тем самым уменьшается его активность. Хром с железом образуется раствор
феррохром. Таким образом, химизм процесса получения
среднеуглеродистого феррохрома силикотермическим флюсовым методом в
общем виде может быть представлен схемой
(Mg,Fe)О(Cr,Al,Fe)2О3 + CaO + Si = [70%Cr+Fe] + (CaO + MgO + Al2O3 +
Хромшпинелид
известь
ФСХ
Феррохром
Шлак
CrxO

9. Шлаковый режим при выплавке углеродистого феррохрома

Выбор рационального состава шлаков при
выплавке углеродистого феррохрома зависит от
природы хромовых руд, точнее от содержания
оксидов железа и хрома, а также
шлакообразующих - SiO2, MgO и Аl2O3.
Поэтому состав шлаков при выплавке
углеродистого феррохрома выбирается по
системе SiO2-MgO-Al2O3 (рис. 6.2).
Выбранный состав шлаков должен
обеспечивать нагрев и перегрев углеродистого
феррохрома; создавать условия для успешного
«капельного» (при движении капель металла
через рудный слой) и «донного» (на контакте
металл-шлак на подине печи) рафинирования
от С и Si; шлак должен быть достаточно
подвижным и «длинным» для осаждения
корольков металла, особенно в ковше при
выпуске из печи, хорошо отделяться от слитка
металла, обладать достаточным электро
сопротивлением, чтобы обеспечить глубокую
посадку электродов в шихте, обеспечивать
получение стандартного металла по
содержанию серы и фосфора.

10. Ведение плавки

При выплавки среднеуглеродистого
феррохрома с целью науглероживания
сплава применяется высокоуглеродистый
передельный феррохром, он задает после
выпуска на подину печи из расчета 70-210 кг
на 1000кг хромовой руды в зависимости от
марки сплава.
В зависимости от качества хромовой руды ,
извести , ферросиликохрома, оборотных
отходов и других условий плавки
устанавливаются на навески шихтовых
материалов из расчета на 1000 кг хромовой
руды задаваемой в колошу шихты:
- извести – 900-1100 кг;
- ферросиликохрома – 350-400 кг;
- съем электроэнергии – 1600-1800 кВтч.
Процесс плавки состоит из следующих
периодов:
- набор нагрузки, завалка и проплавление
шихты на шлаковый выпуск;
- выпуск шлака;
- набор нагрузки , завалка и проплавление
навески шихты на металлический выпуск;
- выпуск металла со шлаком.

11. ТЕРМОДИНАМИЧЕСКИЙ РАСЧЕТ СОСТОЯНИЯ ФАЗ ПРИ ВЫПЛАВКЕ СРЕДНЕУГЛЕРОДИСТОГО ФЕРРОХРОМА С ПОМОЩЬЮ ПРОГРАММЫ «TERRA»

Расчет состава шихты выполняем на 100 кг хромовой руды. В
соответствии с заданием на выполнение курсовой работы задаемся видами
шихтовых материалов, их составом (табл. 1,2) и условиями проведения
плавки. Сумма компонентов в шихтовых материалах должна быть равна
100%.
Химические и технические составы исходных материалов приведены в
таблице 4.1.
Материал
Руда
Известь
Материал
ФСХ 40
ПФХ
Cr2O3 SiO2
52.44 6.08
1.66
Cr
Si
35.86 43.32
69.8
0.4
Al2O3
7.72
0.51
P
0.019
0.025
FeO
12.42
0.06
Fe
20.712
21.137
CaO
0.464
97.284
C
0.063
8.61
MgO P2O5 S
Cr
18.25 0.005 0.011 2.61
0.47 0.009 0.007
S
0.026
0.028

12. Материальный баланс

Приход
Материалы
Руда
Известь
ФСХ40
Электроды
ПФХ
O2 на окисление
Всего
100,0
111,065
41,988
0,20
8,200
3,742
265,194
Расход
Продукты
Металл
Шлак
Газы
Невязка
71,727
184,812
8,657
-0,002
Всего
265,194

13. Результаты расчета программы «TERRA»

Температура, К
1500
1600
1700
1800
1900
2000
2100
2200
2300
2400
2500
Fe
кг
1.3801
1.3801
1.3801
1.3801
1.3801
1.3801
1.3801
1.3801
1.377
1.3683
1.3525
%
11.34336
11.34336
11.34336
11.34338
11.3433
11.34335
11.34329
11.34061
11.30981
11.3821
11.25882
Содержание фаз
Cr3C2
Кг
%
0.11656
0.958033
0,11656
0.958033
0,11656
0.958033
0,11656
0,957953
0.11654
0.957864
0.1165
0.957539
0.11633
0.956138
0.11203
0.920577
0
0
0
0
0
0
Al2SiO5
кг
0.3111
0.3111
0.3111
0.3111
0.3111
0.3111
0.3111
0.3111
0.3111
0.3111
0.3111
%
2.557002
2.557002
2.557002
2.557007
2.55699
2.557
2.556988
2.556383
2.555179
2.587885
2.589737

14.

Температура, К
1500
1600
1700
1800
1900
2000
2100
2200
2300
2400
2500
CaO
кг
4.892
4.892
4.892
4.892
4.892
4.892
4.8921
4.895
4.9078
4.7705
4.7742
%
40.20847
40.20847
40.20847
40.20854
40.20827
40.20844
40.20906
40.22338
40.30958
39.6834
39.7426
Содержание фаз
Cr3Si
%
Кг
1.370557
0,16675
1.370557
0,16675
1.370557
0.16675
1.370559
0.16675
1.37055
0,16675
1.37072
0,16677
1.371617
0,16688
1.39504
0.16977
1.488509
0,18123
0.305289
0.0367
0
0
Cr
кг
3.5134
3.5134
3.5134
3.5134
3.5135
3.5135
3.5137
3.5178
3.8104
4.2199
4.2616
%
28.87744
28.87744
28.87744
28.87749
28.87812
28.87824
28.87974
28.9066
31.29623
35.10323
35.47548

15.

Температура, К
1500
1600
1700
1800
1900
2000
2100
2200
2300
2400
2500
CaS
кг
0.00374
0.00374
0.00374
0.00374
0.00374
0.00374
0.00374
0.00374
0.00345
0.0024
1.74e-04
%
0.03074
0.03074
0.03074
0.03074
0.03074
0.03074
0.03074
0.030732
0.028336
0.019964
0.001444
Содержание фаз
MgO
кг
%
0.52774 4.337616
0.52774 4.337616
0.52774 4.337616
0.52773 4.337541
0,52772 4.337431
0.52769 4.337202
0,52761 4.336523
0.5263 4.324732
0.33809 2.776858
0
0
0
0
Ca2MgSi2O7
кг
%
1.2552 10.31678
1.2552 10.31678
1.2552 10.31678
1.2552 10.31679
1.2552 10.31673
1.2552 10.31677
1.2551 10.3159
1.2537 10.30195
1.2462 10.2355
1.3125 10.91803
1.3078 10.88672
Cr5Si3
кг
0
0
0
0
0
0
0
0
0
0
0.00543
%
0
0
0
0
0
0
0
0
0
0
0.045202

16. Обработка результатов расчетов программы «TERRA»