❶ 如何精煉低碳鉻鐵合金
低碳鉻鐵的冶煉方法主要有兩種:高碳鉻鐵精煉法和電硅熱法。
1、高碳鉻鐵精煉法又分為用鉻礦精煉高碳鉻鐵和用氧氣精煉高碳鉻鐵。用鉻礦精礦高碳鉻鐵時,精煉爐渣具有較大的粘度和較高的熔點,冶煉過程溫度必須是較高的。因此,電耗高,爐襯壽命短,含碳量也不易降下來。用氧氣吹煉高碳鉻鐵具有較大的優越性,如生產率高、成本低、回收率高等。
2、用電硅熱法冶煉中低碳鉻鐵是在固定式三相電弧爐內進行的,可以使用自焙電極,爐襯是用鎂磚砌築的(干砌)。爐襯壽命短是中低碳鉻鐵生產中的重要問題。由於冶煉溫度較高(達1650攝氏度),爐襯壽命一般較短;冶煉中低碳鉻鐵的原料有鉻礦、硅鉻合金和石灰。鉻礦應是乾燥純凈的塊礦或精礦粉,其中Cr2O3含量越高越好,雜質含量越低越好。鉻礦中磷含量不應大0.03%,粒度小於60mm。硅鉻合金應是破碎的,粒度小於30mm,不帶渣子。石灰應是新燒好的,其CaO含量不少於85%。
❷ 什麼是鉻鐵鉻鐵主要是用來做什麼的
鉻和鐵組成的鐵合金,用作合金劑,可提高鋼的淬透性,增加鋼的耐磨性和硬度。
鉻加入鋼中能顯著改善鋼的抗氧化性,增加鋼的抗腐蝕能力。在許多具有特殊物理化學性能的鋼中都含有鉻。鋼中的鉻是用鉻鐵添加的。鑄鐵中加入鉻可提高硬度,改善耐磨性,含鉻0.5%~1.0%便可改善其機械性能。
高碳鉻鐵:
鉻鐵應呈塊狀,鉻鐵的內部及其表面不得有肉眼顯見的非金屬夾雜物,但鑄錠表面塗料不凈時,允許其少量存在。
高碳鉻鐵主要用於不銹鋼生產,其中200系不銹鋼含鉻量約在16%,300系不銹鋼含鉻量約在25%,400系不銹鋼含鉻量約在14%。鉻鐵需求量最大的300系不銹鋼也是不銹鋼生產中最大比例的產品。
❸ 鉻的冶煉方法
鋼鐵工業中廣泛應用的鉻鐵合金和硅鉻合金是用電爐冶煉的。金屬鉻生產則採用金屬熱還原(鋁熱)法及電解法。
鋁熱法生產包括從鉻礦製取氧化鉻和鋁還原氧化鉻製得金屬鉻兩道工序,主要工藝流程見圖1。
氧化鉻製取鉻鐵礦磨細至160~200目,配加純鹼和白雲石,於1050~1150℃下氧化焙燒,再用水逆流浸出(見浸取)和過濾,獲得含Na2CrO4大於 200克/升的溶液。加硫酸中和鉻酸鈉溶液,使其pH為7~8,濾出氫氧化鋁等雜質後蒸發到含Na2CrO4大於 450克/升,濾出Na2SO4結晶。溶液用硫酸調整pH為4±0.2,再濾出Na2SO4結晶,獲得重鉻酸鈉(Na2Cr2O7)溶液。濃縮溶液到約含Na2Cr2O71100克/升時,冷卻濾出Na2SO4結晶,再將溶液濃縮到含Na2Cr2O71500~1550克/升,並於90~100℃保溫8小時,然後冷卻到35℃以下,結晶出重鉻酸鈉。鉻酸鈉轉化成重鉻酸鈉也可用碳酸法,即在15~16大氣壓下通入含50%CO2的氣體,析出的沉澱為碳酸氫鈉:2Na2CrO4+2CO2+H2O─→Na2Cr2O7+2NaHCO3碳酸氫鈉可以回收使用。此法可把在焙燒中配加的純鹼重新回收一半,較硫酸法獲得硫酸鈉為有利,但鉻酸鈉不能完全轉化為重鉻酸鈉。
三氧化二鉻的制備可用:①氯化銨還原法。即在重鉻酸鈉晶體中配入一定量的氯化銨,混勻後在還原爐中於700~800℃還原,然後洗去NaCl,過濾獲得三氧化二鉻濾餅,經過乾燥、破碎,在回轉窯中於1150~1200℃煅燒。用此法獲得的三氧化二鉻呈墨綠色,顆粒較大,純度高,但生產工序多,並產生有害氣體 HCl。②煅燒鉻酸酐法。即把重鉻酸鈉加入反應鍋中,注入濃硫酸,在200℃下重鉻酸鈉與硫酸反應生成鉻酸酐:
Na2Cr2O7+2H2SO4─→2CrO3+2NaHSO4+H2O靜置後鉻酸酐和硫酸氫鈉沉積成兩層。將上部的硫酸氫鈉舀出,留在鍋中的鉻酸酐再加熱,用水洗去殘留的硫酸鈉,從底部放出鉻酸酐。鉻酸酐在800~950℃下煅燒分解,用水洗去未分解的鉻酸酐,過濾獲得三氧化二鉻。用此法工序少,但產品雜質含量較高。③煅燒氫氧化鉻法。即將含Na2CrO4大於 200克/升的溶液加溫至95℃以上,加入純凈的硫化鈉溶液,攪拌後生成大顆粒氫氧化鉻Cr(OH)3沉澱。氫氧化鉻在回轉窯中於1300℃煅燒分解為三氧化二鉻Cr2O3。此法工序少,產品成本低,純度高,但顆粒細,易損失。
鋁熱還原要求原料含 Cr2O3大於99%,含硫低於0.02%,含鉛、砷、錫、銻各低於0.001%。鋁粒粒度應小於0.5毫米,鋁量應不大於理論量的98%。用硝石、鎂屑和鋁粒作引火劑。
反應焓ΔH圏=-65.0千卡/摩爾(鋁)。為了保持自熱反應過程並使金屬粒與渣順利分離,ΔH圏至少應為-72千卡/摩爾(鋁),要添加硝酸鈉、氯酸鉀、鉻酸酐或鹼金屬重鉻酸鹽等供氧劑補充熱量;也可將混合料預熱到350~400℃再行入爐。還原反應在內砌鎂磚的圓錐形爐筒內進行。先在爐內加入部分混合爐料,在料面中心加引火劑,點燃後在爐料開始反應時,用流槽連續送入其餘爐料。反應終止,冷卻至室溫,拆開爐筒取出金屬錠,噴砂清除表面夾渣和氧化膜。生產大金屬錠,能提高鉻的回收率,渣的流動性也好。鋁熱法可獲得純度大於98.5%的金屬鉻,其中含鋁不大於0.5%。渣中含Al2O3高達90%,可作研磨材料。
電解法生產一般用碳素鉻鐵作原料,採用鉻銨礬法電解流程(圖2)。把碳素鉻鐵粉碎,溶於電解陽極返回液、結晶母液和硫酸的混合溶液中,過濾除去硅酸鹽等殘渣,濾液用硫酸銨處理並除鐵。純鉻銨礬溶液經陳化(保持30~35℃,放置15日)後,結晶出純鉻銨礬Cr2(SO4)3·(NH4)2SO4·24H2O。純鉻銨礬溶於熱水送入隔膜電解槽電解。用不銹鋼作陰極,鉛銀合金(1%Ag)作陽極,電流密度753安/米2,槽電壓 4.2伏,電解液溫度52~54℃。應控制通過電解液進入陽極室的流速,並准確地控制溶液的pH為2.1~2.4。平均電流效率 45%,電耗約18.5千瓦·時/公斤。產品純度為99.2~99.4%的片狀金屬鉻,含氧0.3~0.5%,呈脆性。為了提高金屬鉻的純度,可通過真空處理或氫還原降低含氧量。用+6價鉻溶液電解(電流密度 9500安/米2,溫度84~87℃),可得高純度金屬鉻(含氧0.01~0.02%),但電流效率很低(6~7%)。