Хромитовый песок марки «HEVI-SAND®» с улучшенными характеристиками

 Петречко Алексей, Дружевский Михаил

В настоящее время для получения качественной поверхности отливок и регулирования процесса кристаллизации широко применяется высокоогнеупорный и химически инертный хромитовый песок FeО-Cr₂O₃, относящийся к группе хромшпинелидов. Для литейного производства используются хромиты с содержанием Cr₂O₃ не менее 45% и содержанием SiO₂ до 1%.

Хромитовый песок используется при изготовлении стальных отливок в стержневых и облицовочных смесях. Особенное преимущество проявляется при изготовлении тяжёлых отливок, когда требуется сопротивление высокому ферростатическому давлению. Это обусловлено медленным и линейным характером объёмных изменений. В отличие от кварцевого песка, который имеет структурное превращение при 575°C, хромитовый песок не имеет аллотропических превращений, стоек к ошлакованию оксидами железа, обладает высокой прочностью при термическом ударе. При относительно высокой температуре плавления 1880°C, он имеет низкую температуру спекания (1100°C).

Зона конденсации влаги в сырой форме на основе хромита образуется на значительно большей глубине, чем в смесях на кварцевом песке. Хромит инертен к оксидам железа при высоких температурах в любой газовой атмосфере, плохо смачивается жидким металлом. Все эти факторы, при изготовлении крупных стальных отливок, способствуют предотвращению образования химического и механического пригара, ужимин, улучшают условия кристаллизации металла. Благодаря высокой теплопроводности и теплоаккумулирующей способности хромита, можно осуществлять направленность затвердевания отливки и предотвращать неравномерность кристаллизации, приводящие к образованию усадочных дефектов, горячих трещин и напряжений в отливке.

Данный материал находит все большее применение в Российском литейном производстве. Практически 45% мирового запаса хромовой руды находится в Южной Африке. Там её добывается около 8,000,000 тонн в год. Все добывающие предприятия создавались как поставщики сырья для производства дорогостоящего и востребованного в больших количествах феррохрома. Только около 3% от общей добычи, составляет мелкая фракция, которая не может быть использована для целевого назначения. Она шла на размол и рассев для последующего получения хромитового песка, востребованного литейными предприятиями. В Южной Африке производится около 80% хромитового песка для мирового литейного производства (~500,000 т в год). Так как, хромитовый песок производился исключительно из отходов производства феррохрома, он не отличался стабильностью по химической чистоте и минералогической структуре. Доступность на рынке и цены на этот продукт являлись очень вариабельными и абсолютно не предсказуемыми, потому что целиком зависели от конъюктуры рынка феррохрома.

Компания Amcol International Corp, понимая важность назревшей проблемой с качеством литейного хромитового песка и его ценообразованием, решила изменить сложившуюся практику и инвестировала более 50 млн. долларов в производство востребованного литейщиками хромитового песка. Было приобретено месторождение высококачественной хромовой руды и построены современные производственные мощности рассчитанные на производительность 100 т/час., позволяющие выпускать высококачественный хромитовый песок различных фракций для литейного производства под общей торговой маркой «Hevi-Sand®».

По результатам проведенных исследований, было сделано заключение, что более 65% добытой руды может быть превращено в качественный хромитовый песок литейного назначения. Было обнаружено, что существующий метод мокрого обогащения песка по удельному весу, с помощью традиционных спиралей, не удовлетворяет требованиям по достижению высоких качественных показателей. При использовании современных способов обогащения, возможно уменьшение потребления воды до 70% и уменьшение энергопотребления на 50%.

Известно, силикаты понижают характеристики огнеупорности хромитового песка. Этот показатель влияет на возникновение пригара и других поверхностных дефектов, а такжевыбиваемость. Анализы показали, что наибольшая концентрация загрязнений (силикатов) находится внутри агломератов, т.е частиц размером около 600 микрон и меньше. Следовательно, очень важно наладить производственный процесс дробления и измельчения руды, его калибровки до требуемого размера и систему тщательного контроля фракционного состава исходного материала. Большинство производителей используют шаровые и валковые мельницы для измельчения перед подачей на спирали. Недостаток такого способа состоит в том, что измельчающее тело разрушает много кристаллов и приводит к увеличению пылевидной составляющей. При этом потери при измельчении составляют 35%. Современные технологии измельчения, используемые Amcol, позволяют достигать уровень потерь менее 10%.

Процесс промывки и последующая сухая сепарация эффективно используются и позволяют уменьшить потребление воды до 70%. Этот показатель достигается благодаря использованию псевдокипящего слоя, воздушной классификации, электростатической и магнитной сепарацией с использованием редкоземельных магнитов, и окончательному рассеву по заданному распределению размеров зёрен. Такая комбинация процессов, позволяет получать до 85% материала с содержанием оксида хрома более 47% и диоксида кремния менее 0.6%. Благодаря точной классификации по фракциям, возможно изготовление хромитового песка с любым распределением размеров зерна, востребованным литейщиками. Литейноепроизводство получает существенные выгоды, так как благодаря получению строго определённого распределения по размерам зерна можно добиться максимальных значений насыпной плотности при удовлетворительной газопроницаемости. Так же расход связующего может быть минимизирован.

На украинский рынок «Hevi-Sand^®» поставляется компанией ООО «УКРЕСТ»:

Опубликовано: ИТБ "Литьё Украины", №7 (143) 2012 г.