CN105112663A

CN105112663A - 一种高碳铬铁与兰炭的联合生产工艺

Info

Publication number: CN105112663A
Application number: CN201510524459.6A
Authority: CN
Inventors: 王惠永; 李谦
Original assignee: Beris Engineering and Research Corp
Current assignee: Beris Engineering and Research Corp
Priority date: 2015-08-24
Filing date: 2015-08-24
Publication date: 2015-12-02
Anticipated expiration: 2035-08-24
Also published as: CN105112663B

Abstract

本发明提供一种高碳铬铁和兰炭的联合生产工艺，包括准备煤和铬铁粉矿作为原料；将块煤热解干馏制得兰炭；将铬铁粉矿和粉煤、兰炭末混合研磨，添加粘结剂和水制得生球团；将生球团装入转底炉进行高温焙烧还原，制得还原球团；将还原球团冷却，与兰炭块料、熔剂配料，加入至封闭电炉中冶炼制得高碳铬铁产品。该工艺中，电炉冶炼的电耗为～2400kw﹒h/t。

Description

一种高碳铬铁与兰炭的联合生产工艺

技术领域

本发明涉及铁合金和兰炭生产领域，具体涉及一种高碳铬铁与兰炭的联合生产工艺。

背景技术

铬铁矿是铁合金生产高碳铬铁的重要原料，其中块矿约占总量的20％，其余为粉矿。随着优质天然块矿资源的消耗，价格更为低廉的粉矿成为当下铬铁冶炼的主要原料。粉矿原料按现有技术还不能完全直接入炉冶炼，否则会使电炉透气性变差、炉况恶化并且能耗增加，所以粉矿必须经过的预处理。目前铬铁粉矿的预处理技术主要有烧结、冷压球、球团工艺。

尽管烧结工艺比较成熟，但由于铬铁矿本身的熔点温度高，基本要到1400℃以后产生的液相才会逐步稳定，所以用铬铁矿用烧结法存在产量低、燃耗较高等缺点。

冷压球法具有工艺简单、设备少、生产成本低、环境友好的特点，但是冷压球法产品为生料，其高温性能远不及烧结法和球团法。

国内烧结法和冷压球法后续的埋弧电炉工艺冶炼电耗普遍很高(＞3400kw·h/t)，远达不到GB50632-2010钢铁企业节能设计规范中高碳铬铁冶炼电耗的指标要求(Cr₂O₃＞40％，≤2800kw·h/t)。另外，烧结法和冷压球法均不能平衡电炉回收的煤气。

球团工艺主要包括预还原球团法和烧结球团预热法。

预还原球团法为日本开发的技术，其流程是将铬粉矿和煤粉研磨、干燥、混合、再加膨润土和水在圆盘造球机上造球，球团在链篦机中干燥，再送至回转窑进行预还原。预还原球团与焦炭、硅石和白云石配料，送入封闭电炉冶炼成铬铁。这种工艺的主要特点是电炉生产能力提高、电耗降低、节省焦炭。生产实践表明：在金属化率～60％的球团冷装入炉的情况下，电炉冶炼电耗～2250kw·h/t。

由于回转窑高温易结圈，所以预还原球团法对铬铁矿和煤粉原料要求比较苛刻，而且回转窑预还原所需的时间较长(>2h)、燃耗也高。

烧结球团预热法为芬兰开发的工艺，其流程是将铬粉矿采用湿式研磨，后经陶瓷过滤机中过滤脱水至10％，再与膨润土混合，用圆筒造球机制成球团并焙烧，冷却后的球团之后进竖炉焙烧预热，竖炉与电炉连接热装管道，氧化球团直接入电炉冶炼。竖炉以电炉回收的煤气为燃料。这种工艺的主要特点是电耗低、电炉操作平稳。500℃～750℃的氧化球团热装入炉，电炉冶炼电耗～2800kw·h/t。

但是烧结球团预热法也无法完全平衡电炉回收的煤气，额外增加煤气发电设备的投资成本较高。

煤的热解固体产物为焦炭，根据干馏温度的不同，可分为高温焦炭和低温焦炭。高温干馏的干馏温度通常为950℃～1100℃，低温干馏的干馏温度通常为500℃～700℃。高强度的冶金焦为高温干馏所得，兰炭生产则多以低温干馏为主。兰炭比电阻高、反应活性好、灰分低，是冶炼高碳铬铁较为理想的碳素还原剂。

我国兰炭工业多采用内热式干馏炉。煤在干馏炉中通过干馏段时(干馏温度约为700℃)，分解出煤焦油和煤气。煤焦油随荒煤气向上升起，荒煤气与自上而下温度较低的煤料进行热交换，荒煤气温度逐渐降低，而煤料温度逐渐升高。干馏炉两侧设有燃烧室，经过回收净化后的荒煤气与空气经烧嘴进入燃烧室，燃烧产生的高温烟气为煤的干馏提供热量,并随着荒煤气排出炉外。

内热式干馏炉所产的煤气，由于含有大量的N₂和CO₂，热值较低，通常为1500～2000Kcal/m³。由于氮气为惰性气体，不仅降低了煤气热值，而且也增加了兰炭尾气进一步加工合成化工原料气的难度。

内热式干馏炉要求煤料除具备一定的热强度外，内部要有足够的空隙，以利于烟气热载体的通过，故该工艺一般限于使用粒度在30mm～80mm的块煤。大规模机械化综采很难满足该工艺对煤块度的要求，原煤筛分后的块煤比率不高，有的粉煤率大于60％以上。因此，众多兰炭厂将大量筛下的<30mm的小颗粒或粉煤廉价出售，这不仅严重影响企业的经济效益，而且大大降低了热解的原料利用率，还造成该部分煤炭资源的无效重复运输。

此外，兰炭工业还存在的问题有：兰炭生产中产生的富余煤气没有加以利用，很多小兰炭厂只是排空燃烧，这造成了能源的极大浪费；兰炭在运输和干燥过程中也会产生一些兰炭末，兰炭末不能入电炉冶炼导致兰炭资源的浪费。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是克服现有技术的不足，提供一种技术可靠、节省投资、提高资源和能源综合利用的高碳铬铁与兰炭的联合生产工艺。

为了解决上述技术问题，本发明提供了一种高碳铬铁和兰炭的联合生产工艺，该工艺包括以下步骤：

(1)原料准备：准备煤和铬铁粉矿作为原料，其中铬铁粉矿的粒度<10mm；

(2)兰炭的制备

将煤中粒度为30～80mm的块煤送入炭化炉中热解干馏制得兰炭，其中，热解干馏的温度为950～1100℃；所得兰炭产品中，粒度为10～30mm的块料用于高碳铬铁电炉冶炼，粒度<3mm的兰炭末用于高碳铬铁生产中生球团的配碳；

(3)压球

将铬铁粉矿和碳素还原剂分别干燥至含水量≤4％和含水量≤3％后混合研磨，添加粘结剂和水，制得水分含量为5～7％、直径为20～40mm的生球团，所述百分比为重量百分比；

其中，所述碳素还原剂为粒度<30mm的粉煤和粒度<3mm的兰炭末的混合物，兰炭末和粉煤的质量比为1:1～40；

(4)还原

将步骤(3)制得的生球团直接装入转底炉进行高温焙烧还原，制得还原球团；其中，还原时间为25～85min，还原温度为1100～1350℃；

(5)冶炼

将步骤(4)制得的还原球团冷却至50～300℃，与粒度为10～30mm的兰炭块料、熔剂配料，加入至封闭电炉中，在1650～1700℃下进行冶炼制得高碳铬铁产品。

前述的高碳铬铁和兰炭的联合生产工艺，该工艺还包括(6)烟气回收利用步骤：

将炭化炉回收净化、稳压后的煤气输送至其他用户；

将电炉冶炼所得尾气经除尘净化、稳压后，一部分送至转底炉燃烧，一部分送至其他用户。

前述的高碳铬铁和兰炭的联合生产工艺，步骤(1)中所述煤为低变质烟煤，如长焰煤、不黏煤和弱黏煤。

前述的高碳铬铁和兰炭的联合生产工艺，步骤(2)中所述炭化炉的热量来源于转底炉采用纯度>90％(优选纯度为99％)的氧气燃烧产生的高温烟气。

前述的高碳铬铁和兰炭的联合生产工艺，步骤(3)中，按照碳素还原剂中固定碳的配入量是铬铁粉矿质量的8～14％，将铬铁粉矿与碳素还原剂进行混合，优选研磨至粒度小于0.074mm的颗粒超过65％。

前述的高碳铬铁和兰炭的联合生产工艺，步骤(3)中，所述粘结剂选自膨润土、水玻璃、糖蜜、纸浆废液中的一种或多种，粘结剂的添加量是铬铁粉矿质量的1～6％。

前述的高碳铬铁和兰炭的联合生产工艺，步骤(4)中，控制还原球团的残炭量为2～5％，所述百分比为重量百分比。

前述的高碳铬铁和兰炭的联合生产工艺，步骤(5)中，所述熔剂为硅石、石灰中的一种或两种。

前述的高碳铬铁和兰炭的联合生产工艺，所述硅石的粒度为10～80mm，其中粒度<20mm的硅石不大于5％；以重量百分比计，硅石中SiO₂含量≥97％，Al₂O₃含量<1％。

前述的高碳铬铁和兰炭的联合生产工艺，所述石灰的粒度为20～80mm；以重量百分比计，石灰中CaO含量≥85％，P含量≤0.02％，SiO₂含量≤3％。

采用本发明的技术方案，至少具有如下有益效果：

(1)提高兰炭的资源利用，使粉煤和兰炭末得到了有效利用；

(2)降低了兰炭生产的能耗，提高了兰炭产品的质量，同时增加了回收的兰炭尾气量；

(3)提高铬铁粉矿的资源利用；

(4)降低了高碳铬铁的冶炼电耗，提高了产能，节约了能源；

(5)减少了高碳铬铁的块焦的使用和温室气体CO₂的排放，利于环保；

(6)生产工艺形成闭合循环产业链，综合效益好。

附图说明

图1是本发明高碳铬铁和兰炭联合生产工艺的流程示意图。

图2是本发明烟气流程示意图。

具体实施方式

为充分了解本发明之目的、特征及功效，借由下述具体的实施方式，对本发明做详细说明。

本发明的高碳铬铁和兰炭联合生产工艺，在兰炭的生产过程中，热解干馏的温度为950～1100℃，提高了兰炭的产量和质量；高碳铬铁的生产利用了粒度小的铬铁粉矿、粉煤和兰炭末，提高了资源利用。

具体地，本发明的一种高碳铬铁和兰炭的联合生产工艺，包括以下步骤：

所述煤为低变质烟煤，如长焰煤、不黏煤和弱黏煤；低变质烟煤的显著特点是灰分低、挥发分含量高，不粘或弱粘结，适宜生产兰炭；将煤分为粒度为30-80mm的块煤和粒度<30mm的粉煤，块煤用于兰炭的生产，粉煤则用于高碳铬铁的生产，与兰炭生产的副产品兰炭末共同作为转底炉还原的碳素还原剂；

所述铬铁粉矿的成分如表1所示，其中的百分比为重量百分比。

表1

(2)兰炭的制备

将粒度为30～80mm的块煤送入炭化炉中热解干馏制得兰炭，其中，热解干馏的温度为950～1100℃。

本发明中炭化炉采用内热式干馏炉，炭化炉所需要的热量来源于转底炉的高温烟气。而常规内热式干馏炉的热量来源于大量回炉煤气燃烧产生的高温烟气。常规内热式干馏炉一般采用空气助燃，燃烧后烟气中N₂体积分数约为70％，所以最终产生的兰炭尾气中氮气含量较高(N₂体积分数约为40％)。由于氮气为惰性气体，所以兰炭尾气进一步加工合成化工原料气的效果不好。

本发明中，转底炉气体燃料为经过回收净化的全封闭电炉煤气，转底炉炉内采用纯氧燃烧，氧气体积分数大于90％，优选体积分数为99％。一般全封闭电炉回收的煤气中CO体积分数大于70％，N₂体积分数小于10％。将全封闭电炉回收的煤气与氧气(体积分数大于90％，优选99％)一起完全燃烧，产生的烟气中CO₂体积分数>85％，N₂体积分数<15％，而且排出转底炉的烟气温度较高(950～1300℃)。

转底炉中的气体燃耗产生的烟气中含有大量的CO₂。在温度为>1000℃封闭缺氧环境下，CO₂处于不稳定的状态，如果环境中碳过剩，将迅速发生碳气化反应，即CO₂+C＝2CO。如果环境中含有水分，例如转底炉还原中含有水的生球团直接进入转底炉还原，转底炉烟气中还含有一定的水分，炭化炉中还将发生气化反应，即H₂O+C＝CO+H₂。

将转底炉的烟气输送到干馏炭化炉，在高温下炉内将迅速充分的发生碳气化反应，炭化时间缩短，炭化产焦能力增大。而且由于转底炉中的燃烧为纯氧燃烧，产生的烟气中氮气含量低，从而炭化炉产生的兰炭尾气也仅含有少量的氮气(N₂体积分数<10％)，有利于兰炭尾气进一步加工合成化工原料气。

煤的热解反应是吸热反应，而且煤的导热性能差，因此采用950～1100℃的热解干馏温度可使反应速率加快，增大兰炭的产量和强度。另外，在高温封闭缺氧条件下，CO₂与煤和产生的兰炭发生气化反应从而转化为CO，减少了温室气体CO₂的排放，从而也使兰炭有较大的比表面积和开孔率。再者，兰炭生产中节能降耗效果显著。常规干馏工艺需要大量消耗自身产生的兰炭气，内热式干馏炉自身干馏加热需要用去荒煤气总量的约40％。而本发明兰炭的生产所需的热量来源于兰炭生产***外部(转底炉高温烟气)，所以兰炭生产不需要消耗副产品兰炭气，***产气量变大。

所得兰炭产品中，固定碳的含量≥80％，灰分的含量≤15％，所述百分百为重量百分比，兰炭产品中粒度为10～30mm的块料用于高碳铬铁电炉冶炼，粒度<3mm的兰炭末用于高碳铬铁生产中生球团的配碳。

(3)压球

将铬铁粉矿和碳素还原剂分别干燥至含水量≤4％和含水量≤3％，按照碳素还原剂中固定碳的配入量是铬铁粉矿质量的8～14％将铬铁粉矿与碳素还原剂进行混合，配碳量按C/O＝0.7～1.2计算，并将混合物研磨至粒度小于0.074mm的颗粒超过65％，然后粘结剂和水，经过高压压球机冷压成型，制得水分含量为5～7％、直径为20～40mm的生球团，所述百分比为重量百分比；

其中，所述碳素还原剂为粒度<30mm的粉煤和粒度<3mm的兰炭末的混合物，兰炭末和粉煤的质量比为1:1～40；所述粘结剂选自膨润土、水玻璃、糖蜜、纸浆废液中的一种或多种，粘结剂的添加量是铬铁粉矿质量的1～6％。

常规烧结、球团法烧结中生料含水量为8～12％，而本发明中冷压制球中生球团水分为5～7％。本发明采用耗水量小的冷压制球工艺，所以方案整体耗水量最小，球团后续焙烧的燃耗也相应减小。

本发明使用的研磨、压球均采用本领域常规的研磨、压球方法和装置。

(4)还原

将步骤(3)制得的生球团直接装入转底炉进行高温焙烧还原，制得还原球团；其中，还原时间为25～85min，还原温度为1100～1350℃。

该步骤中，还原设备也可以采用本领域其他的常规设备，本发明使用本领域常规市售的转底炉作为还原设备。本发明中，转底炉炉底均匀铺设有生球团，生球团的料层厚度为20～40mm。转底炉炉内生球团与高温烟气的传热主要以辐射传热为主、对流传热为辅，20～40mm的料层厚度有利于生球团的快速加热和还原反应的发生。

经过高温还原的球团中，被还原的铬和铁多以(Fe、Cr)₇C₃形态存在，还原温度高时才有少量的金属铁、铬出现。还原球团有较高的金属化率，其中铁的金属化率可达40～85％，铬的金属化率达15～60％，总的金属化率达30～75％。

还原球团后期会发生氧化过程，为控制还原球团的预还原程度，还原球团的配碳量往往富裕，所以最终还原球团含有一定的残炭量。如果还原球团的残炭量过低，将不能保证还原球团的还原程度。如果还原球团的残炭量过高，电炉冶炼中配碳量将大大减少，可以加入很少甚至不加块焦。

还原球团的残炭量对炉料比电阻的影响可以理解为炉料中含有粒度很细小的焦炭颗粒。还原球团的残炭量过高，其炉料比电阻比一般生产条件下的炉料比电阻要大很多，导致所需的冶炼电压大大超过额定电压。而且过高的残炭量也无法通过大量加入大粒度的块焦来调节实现合适的炉料比电阻，这增加埋弧操作的困难。因此还原球团的残炭量控制为2～5％，有利于电炉冶炼操作，所述百分比为重量百分比。

本发明还原过程选用转底炉代替回转窑作为还原设备，相比回转窑转动的炉体，转底炉炉底处于静止状态，因此对生球团的强度要求低；转底炉不会出现回转窑产生的结圈现象，对原料的成分要求低，并且不需要经常停炉清理，作业率较高；而且转底炉还原温度高，还原速度快，燃耗较回转窑低15％以上。

(5)冶炼

其中，所述熔剂为硅石、石灰中的一种或两种。对硅石和石灰的要求分别如表2和表3所示，其中的百分比为重量百分比。

表3硅石原料

表4石灰原料

在进入电炉冶炼前，需要将兰炭块料的含水量控制在≤1％范围内，所述百分比为重量百分比。兰炭块料中的水分对电炉冶炼并无益处。过湿的兰炭块落入液态的金属和熔渣中，容易造成喷溅等情况，不利于正常的冶炼生产。所以铬铁冶炼需严格控制入炉原料的水分。

电炉冶炼中，炉料比电阻与单位容积炉料中兰炭容积有关，即兰炭的粒度影响到炉料比电阻。在兰炭总量不变的情况下，随着兰炭粒度的增大，炉料比电阻变小，电极不易下插；而粒度变小，炉料比电阻变大，炉料透气性变差，电极虽能下插，但炉内会出现烧损、刺火、粘块料等情况，也不利于电炉的埋弧操作。所以为调节好炉料电阻，使电极既能深插，又确保还原所需的兰炭量和炉料具有良好的透气性，选择合适粒度的兰炭是很有必要的。

本发明选择10～30mm粒度的兰炭块，不仅有利于电极下插，而且还有利于增加电炉炉料的透气性，这些都有利于电炉的操作控制。

从转底炉出来的还原球团温度高(900～1150℃)，接触空气后容易发生氧化，还原程度降低。还原球团直接热送到电炉可以实现，但一方面受到落差等运输条件限制，另一方面电炉的检修和维护也影响球团直接热送。另外，高温物料的运输设备投资和运行成本也大。因此，高温还原球团需要冷却至50～300℃。

冷却的还原球团与合格的焦碳、硅石等熔剂配料，之后经加入封闭埋弧电炉，通过炉内的电化学反应制取铬铁。

电炉法冶炼高碳铬铁的基本原理是高温下用碳还原铬铁矿中铬和铁的氧化物，其主要反应有：

2/3Cr₂O₃+2C＝4/3Cr+2COΔG＝123970-81.22TT＝1523K

2/3Cr2O3+26/9C＝4/9Cr₃C₂+2COΔG＝1144010-83.05TT＝1373K

2/3Cr₂O₃+18/7C＝4/21Cr₇C₃+2COΔG＝115380-82.09TT＝1403K

2/3Cr₂O₃+54/23C＝4/69Cr₂₃C₆+2COΔG＝118270-81.75TT＝1448K

从以上反应可以看出，碳还原氧化铬生成Cr₃C₂的开始温度为1373K，生成Cr₇C₃的反应开始温度为1403K，而生成铬的反应开始温度为1523K，因而在碳还原铬矿时得到的是铬的碳化物，而不是金属铬。因此，只能得到含碳较高的高碳铬铁，而且铬铁中含碳的高低取决于反应温度。生成含碳量高的碳化物比生成含碳量低的碳化物更容易。

实际生产中，炉料在加热过程中先有部分铬矿与焦炭反应生成Cr₃C₂，随着炉料温度升高，大部分铬矿与焦炭反应生成Cr₇C₃，温度进一步升高，Cr₂O₃对合金起着精炼脱碳作用。

氧化铁还原反应开始温度比三氧化二铬还原开始温度低，因此铬矿中的氧化铁在较低温度下就充分的被还原出来，并与碳化铬互溶，组成复合碳化物，降低了合金的熔点。同时，由于铬和铁互相溶解，使得还原反应更易进行。

当铬铁矿中的Cr₂O₃和FeO被还原后，剩下的主要氧化物是MgO和Al₂O₃，这两种氧化物的熔点很高，必须加熔剂以降低其熔点，才能从炉内顺利流出。

高碳铬铁的熔点高达1773K以上，为了保证有高的反应速度并使生成的合金顺利地从炉内排出和查铁分离，必须使电炉炉温控制在1923K以上。

一般高碳铬铁的冶炼过程中只能利用块焦，而无法利用兰炭末或是粉煤作为还原剂。粉煤为兰炭生产的原料废弃品，兰炭末为兰炭生产的副产品，两者应用范围窄、工业价值小。本发明转底炉预还原过程中可以利用兰炭末或是粉煤作为还原剂，从而减少电炉冶炼所需的块焦，实现了对煤炭资源的综合利用。

由于还原球团具有一定的预还原而且含有少量的碳，所以可以提高电炉的产量、节省块焦消耗、大大降低冶炼电耗，节能效果显著。球团直接热装入电炉，电炉冶炼电耗～2000kw﹒h/t。目前，国家将加大对高耗能行业实行阶梯电价或惩罚性电价的力度，因此本发明对冶炼高碳铬铁企业的经济效益是不言而喻的。

为解决环境污染，国内外的高碳铬铁冶炼工厂趋于将敞口电炉改为全封闭电炉。全封闭电炉能最大程度的回收利用煤气，煤气中CO比例大于70％。一般全封闭电炉煤气成分如表5所示，其中的百分比为体积百分比。

表5

成分	CO	CO₂	H₂	H₂O	N₂
						％	87	5	4	0.4	3.6

本发明的高碳铬铁和兰炭的联合生产工艺，还包括烟气回收利用步骤：将炭化炉回收的煤气经过净化后送至立煤气柜，煤气经过煤气柜稳压后，输送到其他用户；电炉冶炼所得的尾气通过除尘净化后送至立煤气柜，煤气经过煤气柜稳压后，一部分通过管道将煤气送入转底炉燃烧，一部分输送到其他用户。

实施例

下面通过具体的实施例来阐述本发明的方法的实施和设备的使用，本领域技术人员应当理解的是，这不应被理解为对本发明权利要求范围的限制。实施例

本实施例所用低变质煤为长焰煤，长焰煤和铬铁粉矿均为常规市售原料，其化学成分分别如表6和表7所示，其中的百分比为重量百分比。

表6长焰煤的化学成分

成分	水分	灰分	挥发份	固定碳	全硫
						％	3.7	5.8	35.7	54.4	0.4

表7铬铁粉矿的化学成分

名称

Cr₂O₃

FeO

SiO₂

Al₂O₃

MgO

CaO

H₂O

P

％

41.3

13.02

11.45

12.18

19.32

1.5

～3

0.007

本实施例中所用熔剂为硅石，来源于常规市购。该硅石中SiO₂含量为97.8％，Al₂O₃含量为0.8％，所述百分比为重量百分比。硅石的粒度为10～80mm，其中<20mm的不大于5％。

(1)原料准备

将长焰煤破碎筛分，得到粒度为30～80mm的块煤和粒度＜30mm的粉煤。

准备粒度<10mm的铬铁粉矿。

(2)兰炭的制备

兰炭生产中的炭化炉采用内热式直立炉。将块煤通过皮带送入内热式直立炉上方的储煤仓，逐渐下降进入内热式直立炉进行热解干馏得到兰炭。煤热解干馏的热源为转底炉中的烟气与氧气浓度为99％的纯氧燃烧而产生的温度为1200℃的高温烟气，炭化炉中回收的煤气量比常规内热式直立炉回收的煤气量多40％。

所得兰炭中固定碳含量为83.7％，灰分为14.8％，挥发分为1.5％，所述百分比为重量百分比。

(3)压球

将粒度<30mm的粉煤和粒度<3mm的兰炭末按照兰炭末和粉煤的质量比为1:15的比例进行混合制得碳素还原剂。将铬铁粉矿和碳素还原剂分别干燥至含水量≤4％和含水量≤3％后，按照碳素还原剂中固定碳的配入量是铬铁粉矿质量的8％的比例将铬铁粉矿与碳素还原剂进行混合(配碳量按C/O＝0.7计算)，并研磨至粒度小于0.074mm的颗粒超过65％。添加加入量为铬铁粉矿质量1％的粘结剂糖蜜和水，制得水分含量为5％、直径为20mm的生球团，所述百分百为重量百分比。

(4)还原

将制得的生球团直接装入炉底料层厚度为20mm的转底炉中进行高温焙烧还原，在温度为1350℃下还原25min，制得还原球团。其中还原球团的总金属化率为50％，残炭量为4％。

(5)冶炼

将制得的还原球团冷却至50℃，由链板输送机输送到配料站，与制得的兰炭块料和硅石配料，经料管连续加入封闭埋弧电炉中，在电炉温度为1650～1700℃下进行冶炼制得高碳铬铁产品1#。

(6)烟气回收利用

将从回收炭化炉的煤气经过回收焦油、脱硫等净化后送至立煤气柜，煤气经过立煤气柜稳压后输送至其他用户。

将电炉冶炼所得尾气通过除尘净化后送至立煤气柜稳压，一部分通过管道送至转底炉燃烧，一部分送至其他用户。

本发明用粉煤代替部分焦炭，节省了40％的焦炭。电炉冶炼过程中的耗电量为2400kw﹒h/t，且该过程的产量提高了30％。

对比例

本对比例所用原料来源与实施例1的原料来源相同。

(1)原料准备

将长焰煤破碎筛分，得到粒度为30～80mm的块煤。粒度＜30mm的粉煤作为燃料***。

将铬铁粉矿筛分得到粒度为10～100mm的块矿和粒度<10mm的粉矿。粉矿不能直接作为封闭电炉的原料，所以筛分后的粉矿废弃堆置。

(2)兰炭的制备

兰炭生产中的炭化炉常规炭化炉。将块煤通过皮带送入炭化炉，在温度为700℃下热解干馏得到兰炭。

兰炭产品再通过破碎筛分得到粒度为10～30mm的块料作为高碳铬铁电炉冶炼的原料。兰炭块料入电炉冶炼前需要加热干燥至水分≤1％。粒度小于30mm兰炭产品作为燃料***。

(3)电炉冶炼

将粒度为10～100mm的铬铁块矿100kg、粒度为10～30mm的兰炭块料和粒度为10～80mm的硅石混匀，通过皮带输送至封闭电炉中，在1650～1700℃下冶炼制得高碳铬铁产品2#。

本对比例中，铬铁块矿完全由电炉通过熔融还原得到高碳铬铁。因此，高碳铬铁的冶炼能耗较高，电炉冶炼的电耗大约为3400kw﹒h/t。

对所公开的实施例的上述说明，使本领域技术人员能够实现或使用本发明。对这些实施例的多种修改对本领域技术人员来说将是显而易见的，本文中所定义的一般原理可以在不脱离本发明的精神或范围的情况下，在其它实施例中实现。因此，本发明将不会被限制于本文所示的这些实施例，而是要符合与本文所公开的原理和新颖特点相一致的最宽的范围。

Claims

1.一种高碳铬铁和兰炭的联合生产工艺，该工艺包括以下步骤：

(2)兰炭的制备

(3)压球

(4)还原

将步骤(31)制得的生球团直接装入转底炉进行高温焙烧还原，制得还原球团；其中，还原时间为25～85min，还原温度为1100～1350℃；

(5)冶炼

将步骤(32)制得的还原球团冷却至50～300℃，与粒度为10～30mm的兰炭块料、熔剂配料，加入至封闭电炉中，在1650～1700℃下进行冶炼制得高碳铬铁产品。

2.根据权利要求1所述的高碳铬铁和兰炭的联合生产工艺，其特征在于，该工艺还包括(6)烟气回收利用步骤：

将炭化炉回收净化、稳压后的煤气输送至其他用户；

3.根据权利要求1或2所述的高碳铬铁和兰炭的联合生产工艺，其特征在于，步骤(1)中所述煤为低变质烟煤，如长焰煤、不黏煤和弱黏煤。

4.根据权利要求1～3任一项所述的高碳铬铁和兰炭的联合生产工艺，其特征在于，步骤(2)中所述炭化炉的热量来源于转底炉采用纯度>90％(优选纯度为99％)的氧气燃烧产生的高温烟气。

5.根据权利要求1～4任一项所述的高碳铬铁和兰炭的联合生产工艺，其特征在于，步骤(3)中，按照碳素还原剂中固定碳的配入量是铬铁粉矿质量的8～14％，将铬铁粉矿与碳素还原剂进行混合，优选研磨至粒度小于0.074mm的颗粒超过65％。

6.根据权利要求1～5任一项所述的高碳铬铁和兰炭的联合生产工艺，其特征在于，步骤(3)中，所述粘结剂选自膨润土、水玻璃、糖蜜、纸浆废液中的一种或多种，优选粘结剂的添加量是铬铁粉矿质量的1～6％。

7.根据权利要求1～6任一项所述的高碳铬铁和兰炭的联合生产工艺，其特征在于，步骤(4)中，控制还原球团的残炭量为2～5％，所述百分比为重量百分比。

8.根据权利要求1～7任一项所述的高碳铬铁和兰炭的联合生产工艺，其特征在于，步骤(5)中，所述熔剂为硅石、石灰中的一种或两种。

9.根据权利要求1～8任一项所述的高碳铬铁和兰炭的联合生产工艺，其特征在于，所述硅石的粒度为10-80mm，其中粒度<20mm的硅石不大于5％；以重量百分比计，硅石中SiO₂含量≥97％，Al₂O₃含量<1％。

10.根据权利要求9所述的高碳铬铁和兰炭的联合生产工艺，其特征在于，所述石灰的粒度为20-80mm；以重量百分比计，石灰中CaO含量≥85％，P含量≤0.02％，SiO₂含量≤3％。