CN104087709A - 一种在感应炉中熔融还原高铬渣的方法 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种在感应炉中熔融还原高铬渣的方法，其特征在于，所述方法为将高铬渣与熔融还原剂混合，加入感应炉的铁水中，吹入惰性气体，将高铬渣中的铬还原为金属铬，获得含铬钢液。本发明提供的在感应炉中熔融还原高铬渣中铬的方法，能够在消纳高铬渣的同时，利用其中的贵金属铬进行合金化，且操作方便，高铬渣的处理绿色环保，经济效益好。

Description

一种在感应炉中熔融还原高铬渣的方法
技术领域
本发明属于铬渣处理领域，涉及一种在感应炉中熔融还原高铬渣的方法。
背景技术
高铬渣产生于提钒转炉-钒厂，是一种微粒状细粉，它产生于提钒过程，其中含有的贵重铬等元素也因含有水溶性六价铬而具有毒性，对环境有害的元素，处理困难。
所述高铬渣的主要成分如表1所示。
表1 高铬渣成分表(wt％)
成分 Cr2O3 MnO P V2O5 SiO2 TFe K2O Na2O
含量 40～60 0.1～2.0 0.020～0.10 5.0～1.20 8～14 3～5 0.12～0.20 3.0～4.0
现有技术对铬渣的处理方法有铬渣无害化处理后填埋、铬渣中六价铬的浸出、消纳铬渣中的铬、高炉无毒化处理铬渣等。但是铬渣无害化处理后填埋需要对铬渣进行无害化处理，处理方法有干法还原、湿法还原等，其操作复杂，批量进行有困难；铬渣中六价铬的浸出的残渣仍然需要填埋；消纳铬渣中的铬，对其进行综合利用，制砖、做钙镁磷肥、铸石、做水泥矿化剂、铬渣替代白云石做烧结铸铁、用旋风炉附烧铬渣解毒，用于玻璃着色剂等。而高炉无毒化处理铬渣是通过冶金烧结和高炉无毒化来处理高铬渣，就是将高铬渣加入高炉炉料中造块，之后加入高炉中消纳部分铬渣，其具体工艺如图1所示(图1为高炉无毒化处理铬渣的工艺流程图)。
但是，这些铬渣处理技术均存在一定的局限性，有的解毒不彻底，存在二次污染；有的铬渣用量少，处置周期长，进度缓慢。目前国内普遍采用露天堆放和填埋处理，个别厂将铬渣直接进入冶金烧结混匀料进行烧结解毒。
CN102864311公开了一种高铬渣中铬在炼钢-LF工序的回收方法，其包括以下几个步骤：(1)将干燥的高铬渣和碳粉组成混合物，其中高铬渣和碳粉的比例为10:1到20:1之间；(2)从转炉炼钢出钢到钢包到达LF站期间，将干燥的混合物加入钢包中；(3)向钢包内的钢水吹入惰性气体搅拌并在LF加热，在高温还原气氛中，将重铬渣中的六价铬在钢水中还原成金属铬。LF炉用重铬渣熔融还原法对含铬钢直接进行炼钢合金化是指在冶炼过程中，将干燥的重铬渣和还原剂的混合物直接加入经脱氧和部分合金化的钢水包内，在LF内利用其高温、搅拌条件和还原性气氛，使重铬渣中的铬元素被还原出来，以达到铬元素合金化的目的。但该技术虽然对高铬渣的处理效果还可以，但是由于高铬渣的产量相对于炼钢生产含铬钢太少，不利于生产平稳进行。
因此，本领域需要一种能够在消纳高铬渣的同时，利用其中的贵金属铬的方法，该方法具有操作方便，高铬渣的处理绿色环保，且经济效益好的特点。
发明内容
针对现有技术的不足，本发明的目的之一在于提供一种在感应炉中熔融还原高铬渣的方法，所述方法能够在消纳高铬渣的同时，利用其中的贵金属铬进行合金，具有操作方便，处理绿色环保，且经济效益好的优点。
具体地，本发明通过如下技术方案实现：
一种在感应炉中熔融还原高铬渣的方法，所述方法为将高铬渣与熔融还原剂混合，加入感应炉铁水中，然后吹入惰性气体，将高铬渣中的铬还原为金属铬，获得含铬钢液。
本发明提供的在感应炉中熔融还原高铬渣的方法的工艺流程图如图2(图2为在感应炉中熔融还原高铬渣的工艺流程图)所示。
本发明所述高铬渣至六价铬渣。
铬是炼钢生产中最重要的合金元素之一，通常以铬铁合金的形式加人钢水中，以满足不同冶炼钢种成分的要求。本发明利用钢中碳元素[C]等还原剂及高铬渣中溶解的C(S)等脱氧元素对铬渣中的Cr2O3进行还原，还原出的Cr作为有益元素进入钢液，获得合金液，主要反应为：
(Cr2O3)+3C(S)＝2Cr+3CO  △G0＝787740-558.97T J·mol-1
(Cr2O3)+3[C]＝2Cr+3CO  △G0＝719970-462.19T J·mol-1
以上反应为吸热反映，感应炉的不断加热和还原性气氛有利于反映的持续进行。
本发明所述熔融还原剂选自碳粉、硅铁粉或铝粉中的任意1种或至少2种的组合，优选碳粉。所述熔融还原剂的组合典型但非限制性的包括碳粉和铝粉的组合，硅铁粉和铝粉的组合，碳粉、硅铁粉和铝粉的组合等。
在铬铁生产上，lt铁水加入1kg75％的铬铁，能还原出约1.86kg铬；用碳作还原剂，lt铁水加入1kg碳，能还原出约2.89kg铬；1t铁水加入1kg铝能还原出约1.93kg铬。由此可以看出，碳的还原能力较强，且价格便宜，易于大量获取；另外，随着温度升高，碳的还原能力增强明显，由热力学分析可知，用碳作还原剂可以将铬矿还原，具备直接合金化的条件，因此，从还原能力和经济角度来衡量，采用碳作为高铬渣的熔融还原剂是最合适的。本发明优选碳作为优选的熔融还原剂。
优选地，所述高铬渣与熔融还原剂混合的质量比为9:(0～1)。其中，所述高铬渣与熔融还原剂混合的质量比不包含9:0的点值。
优选地，所述高铬渣与加入的铁水的质量比为1:(5～9)，例如1:6、1:7、1:8等。
优选地，所述惰性气体的通入量为2.5～5立方米/小时·吨钢；
优选地，所述惰性气体选自氦气和/或氩气，优选氩气。
优选地，所述还原的温度为高于1600℃以上。
优选地，所述高铬渣中，以Cr2O3计，铬的含量为40～60w％。
在本发明中，获得含铬钢液之后，为了达到目标合金，可选地，向含铬钢液中加入合金金属元素，实现合金化。
例如，可以根据铬含量与目标铬铁合金中，铬、铁的含量的差值补加部分铬铁；或者根据铬锰钢中，铬、锰、钢的含量，向合金液中添加相应的铬、锰、铁等元素。所述合金金属元素是指能够形成合金的金属元素。
优选地，所述合金包括铬铁、锰铁、铝铁、钼铁中的任意1种或多种的组合。
作为优选技术方案，本发明所述在感应炉中熔融还原高铬渣的方法包括如下步骤：
(1)将高铬渣与碳粉按照质量比9:1混合；
(2)加入高铬渣质量5～9倍的铁水；
(3)吹入惰性气体，将高铬渣中的铬还原为金属铬，获得含铬钢液；
可选地，步骤(3)之后进行：
(4)向含铬钢液中加入合金金属元素，实现对钢液合金化。
其中，步骤(4)所述向含铬钢液中加入的合金金属元素的量依据目标成分的量进行添加，例如需要制备钼铁合金，则需要向含铬钢液中加入目标-钼铁合金的成分要求，添加相应的金属元素。
与现有技术相比，本发明具有如下有益效果：
本发明提供的在感应炉中熔融还原高铬渣的方法，能够在消纳高铬渣的同时，利用其中的贵金属铬，批量小，且操作方便，高铬渣的处理绿色环保，经济效益好。
附图说明
图1为现有技术中高炉无毒化处理铬渣的工艺流程图；
图2为在感应炉中熔融还原高铬渣的工艺流程图。
具体实施方式
为便于理解本发明，本发明列举实施例如下。本领域技术人员应该明了，所述实施例仅仅是帮助理解本发明，不应视为对本发明的具体限制。
实施例1
一种在感应炉中熔融还原高铬渣的方法，所述方法包括如下步骤：
(1)将高铬渣与碳粉按照质量比9：0.5混合；所述高铬渣中，以Cr2O3计，铬的含量为40～60w％
(2)加入高铬渣质量8倍的铁水；
(3)在1600℃温度下，吹入3.5立方米/小时·吨钢的惰性气体，将高铬渣中的铬还原为金属铬，获得含铬钢液；
可选地，步骤(3)之后进行：
(4)根据钢液的目标成分，向含铬钢液中加入合金元素，实现合金化。
实施例2
一种在感应炉中熔融还原高铬渣的方法，所述方法包括如下步骤：
(1)将高铬渣与碳粉按照质量比9:0.1混合；所述高铬渣中，以Cr2O3计，铬的含量为40～60w％
(2)加入高铬渣质量9倍的铁水；
(3)在1700℃下，吹入4.5立方米/小时·吨钢量的惰性气体，将高铬渣中的铬还原为金属铬，获得含铬钢液；
可选地，步骤(3)之后进行：
(4)根据钢液的目标成分，向含铬钢液中加入合金元素，实现合金化。
实施例3
一种在感应炉中熔融还原高铬渣的方法，所述方法包括如下步骤：
(1)将高铬渣与碳粉按照质量比9:1混合；所述高铬渣中，以Cr2O3计，铬的含量为40～60w％
(2)加入高铬渣质量8.5倍的铁水；
(3)在1640℃下，吹入5立方米/小时·吨钢量的惰性气体，将高铬渣中的铬还原为金属铬，获得含铬钢液；
可选地，步骤(3)之后进行：
(4)根据钢液的目标成分，向含铬钢液中加入合金元素，实现合金化。
实施例4
一种在感应炉中熔融还原高铬渣的方法，所述方法包括如下步骤：
(1)将高铬渣与碳粉按照质量比9:1混合；所述高铬渣中，以Cr2O3计，铬的含量为40～60w％
(2)加入高铬渣质量5倍的铁水；
(3)在1640℃下，吹入2.5立方米/小时·吨钢量的惰性气体，将高铬渣中的铬还原为金属铬，获得含铬钢液；
可选地，步骤(3)之后进行：
(4)根据钢液的目标成分，向含铬钢液中加入合金元素，实现合金化。
申请人声明，本发明通过上述实施例来说明本发明的详细工艺设备和工艺流程，但本发明并不局限于上述详细工艺设备和工艺流程，即不意味着本发明必须依赖上述详细工艺设备和工艺流程才能实施。所属技术领域的技术人员应该明了，对本发明的任何改进，对本发明产品各原料的等效替换及辅助成分的添加、具体方式的选择等，均落在本发明的保护范围和公开范围之内。

Claims (8)

1.一种在感应炉中熔融还原高铬渣中铬的方法，其特征在于，所述方法为将高铬渣与熔融还原剂混合，加入感应炉铁水中，然后吹入惰性气体，将高铬渣中的铬还原为金属铬，获得含铬钢液。
2.如权利要求1所述的方法，其特征在于，所述熔融还原剂选自碳粉、硅铁粉或铝粉中的任意1种或至少2种的组合，优选碳粉。
3.如权利要求1或2所述的方法，其特征在于，所述高铬渣与熔融还原剂混合的质量比为9:(0～1)。
4.如权利要求1～3之一所述的方法，其特征在于，所述高铬渣与加入的铁水的质量比为1:(5～9)。
5.如权利要求1～4之一所述的方法，其特征在于，所述惰性气体的通入量为2.5～5立方米/小时·吨钢；
优选地，所述惰性气体选自氦气和/或氩气，优选氩气；
优选地，所述还原的温度为1600℃以上，优选1600～1700℃。
6.如权利要求1～5之一所述的方法，其特征在于，所述高铬渣中，以Cr2O3计，铬的含量为40～60w％。
7.如权利要求1～6之一所述的方法，其特征在于，可选地，向含铬钢液中加入合金金属元素，实现合金化；
优选地，所述合金包括铬铁、锰铁、铝铁、钼铁中的任意1种或至少2种的组合。
8.如权利要求1～7之一所述的方法，其特征在于，所述方法包括如下步骤：
(1)将高铬渣与碳粉按照质量比9:1混合；
(2)加入高铬渣质量5～9倍的铁水；
(3)吹入惰性气体，将高铬渣中的铬还原为金属铬，获得铬铁合金液；
可选地，步骤(3)之后进行：
(4)向含铬钢液中加入合金金属元素，实现合金化。
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