Alüminootermik yöntemle metalik krom tozu üretim olanaklarının araştırılması - Orhan, Gökhan (Fen Bilimleri Enstitüsü, 1994)
Bu çalışmada yerli kromit cevherlerinden hareketle metalik krom üretim olanakları incelenmiş ve bu amaçla üç grup deney yapılmıştır. - Alkali füzyon yöntemi ile sodyum monokromat (Na2Cr04) üretimi ve optimizasyonu - Na2Cr04 ten Na2Cr207.2H20 (sodyum dikromat) dönüşümü ve krom (IV) oksit üretimi - Alüminotermik yöntemle metalik krom tozu üretim deneyleri Birinci grup deneylerde; krom itin NaOH ile alkali füzyonu ve su liçinden sonra yüksek verimle Na2Cr(>4 eldesi hedeflenmiştir. Bu amaçla alkali füzyonda NaOH konsantrasyonu, sıcaklık, reaksiyon süresi ve hava miktarı incelenen parametrelerdir. Alkali füzyon sonrası 003 üretimine yönelik olarak yüksek verimli temiz Na2Cr04 çözeltisi elde etmek için yapılan su liçinde k/s oranı, süre ve sıcaklık yapılan deneylerle optimize edilmiştir. İkinci gruptaki deneylerde ise elde edilen Na2CrÛ4 çözeltisinin krom konsantrasyonu aynı kalmak şartıyla diğer empüritelerden temizlenmiş ve empürite içeren iki çözeltisi üzerinden üretilen Na2Cr2Ö7.2H20 ve Cr03 safiyetleri karşılaştırmalı olarak incelenmiştir. Son grup deneylerde ise herhangi bir ek enerji olmaksızın alüminotermik yöntemle metalik krom üretimine yönelik şarj bileşimi ve bu bileşimdeki OO3 ve Al tozu miktarının nihai ürün olan krom kalitesine etkileri incelenmiştir. Bu tez kapsamında yapılan deneyler sonucunda elde edilen önemli sonuçlar şu şekilde sıralanabilir : 1. % 43.98 Cr2C>3 içeren % 80'i -60 mesh tane boyutuna indirilmiş kromit konsantresi; stokiometrik miktarın 6 misli NaOH ilavesi ile, 650°C'de, 5 saat süre ile ve 135 I / h hava debisinde alkali füzyona tabi tutulmuş ve elde edilen ürün 1/7 k/s oranında, 70°C sıcaklıkta 90 dakika suda liç edilerek % 99.3 verimle Na2CrC>4 çözeltisi elde edilmiştir. 2. Farklı krom konsantrasyonlardaki Na2CrC>4 çözeltisinden elde edilen Na2Cr207.2H20 ve bunun üzerinden çöktürülen CrÛ3 kalitesi ile CO2 gazı ile temizlenmiş ve empürite içeren monokromattan üretilen CrÛ3 kalitesi incelenmiştir. Bu deneyler sonrasında % 85 verimle % 92 lik OO3 üretilmiştir. 3. Optimal şartlarda metalik krom üretmek için gerekli Al tozu ve 003 miktarı yapılan alüminotermi deneyleri ile araştırılmıştır. Şarjdaki Cr2C>3 ün % 15 ' i kadar CrC>3 ilavesi ve stokiometrinin 1.2 katı Al kullanımı ile % 95 verimde krom üretilmiştir.

Aluminothermische Herstellung vom Chrommetall v ZUSAMMENFASSUNG Chrom befindet sich in der VI B Gruppe des Periodensystems der elemente. Die relative Atommasse und Ordnungzahl von Chrom sind 52 und 24. Es schmelt beim 1875 C und siedet 2665 C. Es hat bei 20 C 7.19 g/cm3 Dichte. Chrom ist ein blaulich, silberweisses, stark glanzendes Metali, in pulverisierter Form ist hellgrau. Reines Chrom ist spörede und als Werkstoff nicht ohne verwendbar. Die Eingenschaften des Chroms sind daher von dessen Reinheit, dem Herstellungsverfahren und der Weiterarbeitung abhangig. Das Zusammensetzungen der heute handelsüblichen Chromqualitoten sind in DIN 17565 genormt. Unter einer Vielzahl von chromhaltigen Mineralien sind einzeg und allein die Chromspinelle wirtschaftlich bedeutsam. Für die isomorphe Mischungsreihe von Chromspinellen gilt die Form (Fe, Mg)0 (Cr, Al, Fe)203 I'dealer Chrom it - Spinell ist FeO.Cr2C>3; % 68 Cr2C>3, % 32 FeO besitzt ein Chrom / Eisen Verhaltnis von 2/1. Die unterschidliche Zusammensetzung kann die physikalichen Eingeschaften der Chromspinelle in weiten Grenzen andern (Tab.1). Die Cr2Û3 - Anteil scwankt in den Chromspinellen in weiten Grenzen (Tab.2). Und die Chrom iteproduktion der Welt gibt (Tab.3). VI 1 Table 1 : physikalische Eingeschaften der Chromitspinelle Table 2 : Swankungen in der chemischen zusammensetzung (%) von Chromit Tab 3 : die Chromiteproduktion der Welt (* 1000 1 ) Chrom wird hauptsachlich in Form von Ferrochrom zum Legieren von Stahl verwendet. Reines Chrommetall benutzt man zum Legieren von eisenfreien Werkstoffen, die vor allem hochhitzebestandigen Legierungen auf Vlll Basis Nichel und Kobalt sind. Diese Legierungen werden beim vielen Industriebereicht verwendet. z.B.im Ofenbau der chemischen und petrochemischen Industrie, in Kraftwerksanlagen für Warmeaustauscher usw. Chrom in Pulverform wird zur Herstellung von Cermets. Cermet LT - 1 %77 Cr, %23 Al203 Cermet LT - 1 B %59 Cr, %1 9 Al203, %20 Mo, %2 Ti02 Cermet 2 %25 Cr, %1 5 Al203, %60 W Diese Cermets sind korrosionsbestandig und besitsen gute Temparaturwechselbestandigkeit (LT-1 und LT-1B bis 1200 C verwendbar) Sie werden verwendet für Thermoelementschutzrohre, für Muffeln in Ofen, für Schiffchen, Gasentnahmerohre und Gasturbinen und Schwefelsaurepumpen. Ausserdem verwendet man vielen Chrom Verbindungen bei unterschiedlichem Industriebereicht. z.B. Chrom (III) oxid wird als Pigment zum Einfarben von Baustoffen, Oxidation organischer Verbindungen bei der Bauindustrie, als Katalysatoren bei der chemische Industrie und als Rohstoffe zum aluminothermischen Gewinnung von reinem Chrommetall bei der Metallindustrie. Für die Herstellung von Chrom gibt es zwei Methode. Elektrolytische Herstellung : Eletrolytchrom wird durch Elektrolyse von Chrom (VI) oxid oder Chrom (III) oxid - Lösungen hergestellt. Da der Stromverbrauch bei der Chrom (VI) Elektrolyse sehr hoch ist, wird für die Prodiktion gröserer Menge die Elektrolyse aus Chrom (III) - Lösungen angewandet. Aluminothermische Herstellung : Rohstoff ist Chromoxid, das auf chemischen Wege aus Chromerzen gewonnen wird. Urn die Reaktion genügend exotherm werden zu lassen, müssen der aluminothermischen Mischung für Chrommetall Booster, das sind sauerstofftragende Stoffe, wie z. B. Ba02, KCIO3, Kaliumdichromat, Chromsaurenhydrid und Calciuchromat, die mit Aluminiumgriess unter starker Warmeentwicklung reagiren, zugesetzt werden. IX Das Arbeit hat den drei Gruppe durchgeführt worden. 1. Produktion von Natriumchromatlösung. 2. Überführung von Natriumchromatlösung naclv Natriumdichromatlösung und Produktion Chrom (VI) oxid aus dieser Natriumdichromatlösung. 3. Herstellung von Chrommetali durch aluminothermische Reaktion. Chromit ist mit NaOH auf der ersten Grupp Experimente geschmeltz und hier sind Parameter der Menge von NaOH, Reaktionswarme, Reaktionszeit und verwendete Luftsmenge. Die optimale Ergebnisse vom ersten Grupp Experimente gibt Tab. 4,5,6. Dann ist der Alkali Fusion Produkt, der optimalen Bedingungen produziert worden sind, im Wasser gelöst worden. Bei diesem Stufe sind die Parameter wie f/l Verhaltnis, Temparatür und Zeit durchgesuht worden. Auf der zweite Grupp Experimente sind die Bedingungen für die Überführung von Natriumchromatlösung nach Natriumdichromatlösung durch Schwefelsaurebehandlung festgestellt worden. Dann diese dichromatlösung ist wieder mit Schwefelsaure für Chrom (VI) oxid Produktion reagiert worden. In den nachfolgenden Versuchen ist das Chrommetali aus 0^03 und CrC>3 durch aluminothermischen Wege hergestellt worden. Da entragreiche, reine Chrommetali produziert worden ist, sind die Menge von der zusatzlichen Cr03, Cr2Û3 und Al Pulver auf die Charge optimiziert worden. Die Ergebnisse dieser Stufe gibt Tab. 7,8. Alkali Fusion Versuchen sind in einem Stahltiegel, der bis 1500 C erhitzbaren Ofen angebracht worden ist, durchgeführt worden. Zuerst sind bei den alle Experimenten von dieser Stufe das NaOH rund bei 300 C erhitzt und dann Chromit ( 80% unter - 60 mesch ) zugesatzt worden. In diesen Versuchen ist die Luft in der Tiegel eingeblasen worden. Die optimalen Bedingungen von Alkali Fusion sind 5 Stunde, 650 C, 6* NaOH und 135 I / h Luft festgestellt worden. Wenn der optimale Alkali Fusion Produkt bei 70 C, 1/7 f /I Verhaltnis und 90 Minute im Wasser gelöst worden ist, ist der Chrom über 99 % auf die Lösunggenommen worden. Natriumdichromat, Na2Cr2C>7 2H2O, ist das Ausgangmetarial für die Herstellung aller Chromverbindungen und reines Chrommetall als direkt Oder indirekt. Bei diesem Arbeit ist es über das Monochromat hergestellt worden, das durch alkalischen, oxidation Aufschluss von Chromit erhalten worden ist. Dann ist das Monochromat zum dichromat durch Schwefelsauregebehandlung umgewandelt worden. Die Überführung von monochromat nach dichromat ist abhangig, von verwendeten H2SO4 Menge, von der monochromatekonzentration, von der monochromatereinheit und pH. Der stufe der Chromoxidproduktion ist heisse, gestattige Natriumchromatlösung mit Schwefelsaure in Reaktion gebracht worden. Im Verlauf einer halben bis einen Stunde wird Chrom (VI) oxid ausgefallen. Durch Filtration ist das Chrom (VI) oxid aus NaHS04 getreent und somit ca. 85% iger Ausbeute erreichen worden. Weil die aluminothermische Reaktion von Chrom nicht selbstgöngig ist, werden die sauerstofftragenden Stoffe, wie KCIO3, BaC«2, CrC>3 und I^CrçOy in die Charge zugesetzt. Es liegt nahe, die Chromhaltigen Verbindungen zu verwenden, da gleichzeitig Chrom gewonnen wird. Die Vorteil des CrC>3 - Zusatz ist die spezifische Warmeeffekt erhöhert. Bei aluminothermischen Versuchen ist die Mischung der Charge; mit 15 % CrC-3, 20 % K2Cr207, 10 % KCIO3, x.1.2 Al Pulver, für die Schlacke CaO und rest Cr2C«3 als Optimal gefunden worden. Mit diesen Charge ist möglich, dass Chrommetallmit 95 % Ausbeute gewonnen worden ist. Tab. 4 : Die Ergebnisse der Reaktionwarmestufe von Alkali Fusion Experimente XI Tab. 5 : Die Ergebnisse der Reaktionzeitstufe von Alkali Fusion Experimente Tab. 6 : Die Ergebnisse der x.NaOH Stufe von Alkali Fusion Tab. 7: Die Wandlung der Chromausbeute mit Cr03 Xll Tab. 8 : Die Wandlung der Chromausbeute mit Al - Pulver
Alüminothermische Herstellung vom chrommetall
Tez (Yüksek Lisans) -- İstanbul Teknik Üniversitesi, Fen Bilimleri Enstitüsü, 1994
Keywords: Metalurji Mühendisliği; Krom; Kromit; Üretim metalurjisi; Metallurgical Engineering; Chromium; Chromite; Production metallurgy