1.1 Области применения феррохрома

Феррохром - сплав железа и хрома (около 60%), применяется для легирования стали и сплавов. Основные примеси - углерод (до ~5%), кремний (до 8%), сера (до 0,05%), фосфор (до 0,05%). Получают при восстановлении достаточно богатых (с высоким содержанием оксида хрома и высоким отношением оксид хрома/оксид железа) хромитовых руд (или концентратов) углеродистым восстановителем (обычно кокс). Большая часть феррохрома в мире производится в Южной Африке, Казахстане (корпорация «Казхром» группы ENRC) и Индии, так как эти страны имеют большие внутренние ресурсы хромитов. Крупнейшим потребителем феррохрома является производство стали, особенно производства нержавеющей стали с содержанием хрома от 10 до 20%. Феррохром часто классифицируется по количеству углерода и хрома, которые в нём содержатся.

Более 80% феррохрома в мире используется в производстве нержавеющей стали. В 2006 году было произведено 28 миллионов тонн нержавеющей стали. Содержание хрома в нержавеющей стали составляет примерно от 12 до 20%.

Обезуглероживание феррохрома в твердом состоянии осуществляется в вакуумных печах. Углеродистый феррохром подвергается измельчению и затем окислительному обжигу. Поверхность зерен феррохрома покрывается тонким слоем окиси хрома. В результате окислительного обжига содержание кислорода в феррохроме повышается до 10% и более. Из смеси углеродистого и окисленного феррохрома вместе со связующим материалом изготовляют брикеты, которые обжигают в вакуумной печи. Температура в печи постепенно повышается до 1400^oС, давление в печи понижается до 0,001ат. Реакции окисления в твердых фазах происходят медленно, процесс продолжается 25-100ч. Вначале происходит окисление углерода в высших карбидах (Сr₃C; и Сr₇C₃), а затем окисление углерода в карбиде Сr₄С, в результате чего содержание углерода в феррохроме снижается до 0,01-0,02%.

После окончания процесса печь медленно охлаждают. Полученные таким образом брикеты содержат около 70% Сr и 0,01-0,02% С. При необходимости получить безуглеродистый азотированный феррохром в камеру печи во время ее охлаждения вводят азот при давлении 1ат. Содержание азота в феррохроме повышается до 3-8%.

Области промышленного применения хрома и его соединений, включая сплавы и композитные материалы, широки и разнообразны. В промышленных масштабах хром начали получать (1866 -1870 годах ) в виде феррохрома, восстанавливая хромовую руду углеродом. Хром получил применение в металлургии в виде феррохрома и в виде чистого металла. Широко используется технически чистый низкоуглеродистый алюминотермический хром, содержащий 98-99% Cr. Находит применение также силикотермический хром,получаемый восстановлением Cr₂O₃ кремнием. Хром входит в состав многих жаропрочных сплавов.

Для получения чистого хрома применяют электрохимическое выделение металла из водных растворов сернокислого хрома или хромовой кислоты. Электролиз проводят с неравстворимыми анодами. Хром высокой чистоты получают рафинированием в среде очищенного водорода при 1500- 1600^oС. Рафинирование хрома может осущетствляться также иодидным методом, при которым достаточно полно удаляется кислород и азот , а содержание других примесей сокращается в два - три раза.

Хром применяется также для нанесения антикоррозионных и декоративных покрытий, восстановления изношенных деталей машин.

Основная область применения хрома и феррохрома-выплавка легированных и коррозионностойких сталей, хромистых бронз и чугунов, специальных сплавов. Коррозионностойкие стали могут содержать до 30-40% Cr. Добавка до 3% Cr к обычным углеродистым сталям значительно повышает их механические свойства. Стали с содержанием 5-6% Сr отличаются повышенным сопротивлением коррозии. При содержании хрома более 10% стали приобретают высокую коррозионную стойкость .

В качестве легирующей добавки хром входит в состав жаропрочных сплавов на основе никеля и кобальта. Хромистые бронзы отличаются повышенной температурой рекристаллизации, высокой электропроводностью, жаропросностью, легко поддаются обработке в горячем и холодном состояниях. Существенное влияние оказывает хром и на свойства чугунов.

Природные минералы хрома используются в производстве огнеупоров: хромопериклазовых, периклазо - хромитовых и др.

Оксиды хрома используют в производстве пегментов. В текстильной промышленности соединения хрома применяются при окраске шерсти. Соединения шестивалентного хрома находят применение в органическом синтезе,производстве красителей, синтетических волокон, как сильный окислитель, для отбеливания и др. В процессе дубления кожи применяют основные сульфаты хрома.