CN106756138B - 一种微波加热生产铬铁合金的方法 - Google Patents

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Abstract

本发明提供一种微波加热生产铬铁合金的方法，先将铬精矿、兰炭和硅石分别放到球磨机中进行研磨；再将铬矿粉、兰炭粉和硅石粉加入混匀机中进行搅拌混匀；然后用压球机将混匀的粉压制成球，烘干；最后将烘干的球放入到微波炉中熔炼3h，熔炼温度为1500～1550℃，熔炼后，水冷，制成铬铁合金。本发明采用微波加热，生产1t铬铁合金消耗的电能约为2500KWh，生产出的铬铁合金符合国家标准牌号要求，而且还避免了传统电炉冶炼过程中炉底温度低、出铁口不易打开、炉渣不易排出的问题。

Description

一种微波加热生产铬铁合金的方法
技术领域
本发明涉及一种冶金技术领域，具体涉及一种微波加热生产铬铁合金的方法。
背景技术
铬是最重要的合金元素之一。我国铬矿资源较贫乏，而且矿石质量较差，所用铬矿主要依靠进口。随着世界上铬矿资源的增量开采，适合冶金要求的块矿逐年减少，且价格急剧攀升，而粉矿逐年增加，且价格低廉。
为了利用粉状铬矿，20世纪60年代后期出现了各种铬矿粉预处理技术，粉状铬矿经过烧结、球团、压块等方法预处理后，可用于传统的矿热炉中生产铬铁。传统铬铁合金的生产工艺为采用优质块矿铬铁矿配加焦炭送入还原电炉，在1600℃以上的高温下获得铬铁合金。由于铬铁矿粉料的加入会使炉料的透气性变差，导致生产不顺行且技术指标变坏，因此该法无法或很少使用价格低廉的铬铁矿粉料，生产成本较高。此外，该工艺还存在着能耗高、污染重的问题。为了达到既能利用粉矿又能降低能耗的双重效果，人们围绕铬铁冶炼开展了大量研发工作。其中，回转窑还原焙烧法－矿热炉法就是一种代表性工艺，相对较为成熟。其工艺流程：首先将粉矿造成球团，烘干后的球团直接进入回转窑中，同时配入一定量的煤颗粒作为还原剂。在出料端喷入煤粉或煤气燃烧，一般控制在1100～1250℃温度范围内对金属铁和铬进行预还原。还原的球团再送到矿热炉中，进而获得铬铁产品。相对传统工艺，回转窑不仅合理利用了铬铁矿粉料资源，还实现一定程度的节能效果，但该工艺仍存在以下问题需要解决：对原料要求很高，球团必须具备较高的强度，否则会发生结圈现象；所用还原煤要求灰熔点要高于还原温度，否则也会发生结圈；球团金属化率不高，且易粉碎；单台处理量有限，生产能力偏低。针对以上问题，国内外开展了转底炉直接还原铬铁矿工艺的研究。由于铬矿粉比铁矿粉难于烧结，且球团和压块强度又不理想，使得铬矿粉预处理技术的应用受到很大限制。因此，找到一种生产铬铁合金的新方法尤为重要。传统工艺方法利用的是矿热炉、电炉、回转炉或转底炉冶炼铬铁合金，其共同的缺点是耗能高、污染严重，在实际生产中受到很大的限制。
发明内容
本发明提供一种微波加热生产铬铁合金的方法，产品含杂质低，生产成本低，冶炼电耗低，污染小。
为达到上述目的，本发明采用以下技术方案，
一种微波加热生产铬铁合金的方法，按照以下步骤进行：
a.研磨：将铬精矿、兰炭和硅石分别放到球磨机中进行研磨，研磨成铬矿粉、兰炭粉和硅石粉；
b.混匀：将步骤a中研磨成的铬矿粉、兰炭粉和硅石粉按照重量份数配比为80：23～30：10～15的比例加入到混匀机中进行搅拌混匀；
c.压球：用压球机将混匀的铬矿粉、兰炭粉和硅石粉的混合物压制成球；
d.烘干：将步骤c中压制的球放入到烘干箱中进行烘干；
e.冶炼：将步骤d中烘干的球放入到微波炉中熔炼3h，熔炼温度为1500～1550℃；熔炼后，水冷，制成铬铁合金。
步骤a中研磨后，铬矿粉的目数为90～120，兰炭粉的目数为90～120，硅石粉的目数为90～120。
步骤c中的压球机的压力为14～17Mpa，压制时间为10min。
步骤c中压制的球为长40mm×宽30mm×厚15mm的椭圆形。
步骤d中，烘干箱的烘干温度为110℃，保温1.5～2.5h。
步骤d中保温的时间为2h。
步骤e中熔炼的温度为1530℃。
本发明的有益效果是：
1.采用微波加热，使物料本身成为发热体，这样能够使物料在加热过程中受热均匀，避免了传统加热方式中存在的冷中心问题；加热过程中，物质的原子和分子发生高速振动，从而为还原反应建立更为有利的环境，有利于还原反应的发生，进而降低能耗；传统的矿热炉加热生产1t铬铁合金消耗的电能是4000KWh左右，而本发明采用微波加热，生产1t铬铁合金消耗的电能约为2500KWh。
2.微波是一种高频电磁波，微波对处于微波场下的物料发生作用，组成物料的原子和分子在电场作用下被电离而极化，形成极化分子，物料内的极化分子随着微波电磁场的交替变化，发生高频振荡，由于是利用微波加热物料，产生的污染小。
3.生产出的铬铁合金符合国家标准牌号要求。
4.避免了传统电炉冶炼过程中炉底温度低、出铁口不易打开、炉渣不易排出的问题。
具体实施方式
本发明提供一种微波加热生产铬铁合金的方法，按照以下步骤进行：
a.研磨：将铬精矿、兰炭和硅石分别放到球磨机中进行研磨，研磨成铬矿粉、兰炭粉和硅石粉；研磨后，铬矿粉的目数为90～120，兰炭粉的目数为90～120，硅石粉的目数为90～120；
其中，铬精矿的Cr2O3含量≥48.66％，TFe含量≥14.3％，SiO2含量≤7.16％，CaO含量≥0.363％，MgO含量≥10.66％，Al2O3含量≤9.06％；
兰炭的固定碳含量为85％，挥发分含量为4％，灰分含量为10％；
硅石的SiO2含量为98％。
b.混匀：将步骤a中研磨成的铬矿粉、兰炭粉和硅石粉按照重量份数配比为80：23～30：10～15的比例加入到混匀机中进行搅拌混匀；
c.压球：用压球机将混匀的铬矿粉、兰炭粉和硅石粉的混合物压制成球；其中，压球机的压力为14～17Mpa，压制时间为10min，压制的球为长40mm×宽30mm×厚15mm的椭圆形；
d.烘干：将步骤c中压制的球放入到烘干箱中进行烘干，烘干箱的烘干温度为110℃，保温1.5～2.5h；
e.冶炼：将步骤d中烘干的球放入到微波炉中熔炼3h，熔炼温度为1500～1550℃；熔炼后，水冷，制成铬铁合金。
在步骤e中，当冶炼的温度达到熔炼温度时，铬的氧化物和还原剂碳反应，生成铬的碳化物，铬和铁能形成连续固溶体，形成铬铁合金。铬铁合金的生产工艺主要是在高温下铬矿中的Cr2O3与还原剂碳发生反应，从而制得铬铁合金，其反应原理为：
Cr2O3+3C＝2Cr+3CO
硅石作为还原剂的主要作用是降低合金中的碳含量。
本发明方法生产出的铬铁合金完全符合国家标准牌号要求：
下面结合实施例对本发明进行详细的描述。
实施例1
一种微波加热生产铬铁合金的方法，按照以下步骤进行：
a.研磨：将铬精矿、兰炭和硅石分别放到球磨机中进行研磨，研磨成铬矿粉、兰炭粉和硅石粉；铬矿粉的目数为90～120，兰炭粉的目数为90～120，硅石粉的目数为90～120；
b.混匀：将步骤a中研磨成的铬矿粉、兰炭粉和硅石粉按照重量份数配比为80:23:12的比例加入到混匀机中进行搅拌混匀；
c.压球：用压球机将混匀的铬矿粉、兰炭粉和硅石粉的混合物压制成球；压球机的压力为17Mpa，压制时间为10min；压制出的球为长40mm×宽30mm×厚15mm的椭圆形；
d.烘干：将步骤c中压制的球放入到烘干箱中进行烘干，烘干箱的烘干温度为110℃，保温2h；
e.冶炼：将步骤d中烘干的球放入到微波炉中熔炼3h，熔炼温度为1530℃；熔炼后，水冷，制成铬铁合金。
实施例2
一种微波加热生产铬铁合金的方法，按照以下步骤进行：
a.研磨：将铬精矿、兰炭和硅石分别放到球磨机中进行研磨，研磨成铬矿粉、兰炭粉和硅石粉；铬矿粉的目数为90～120，兰炭粉的目数为90～120，硅石粉的目数为90～120；
b.混匀：将步骤a中研磨成的铬矿粉、兰炭粉和硅石粉按照重量份数配比为80:25:15的比例加入到混匀机中进行搅拌混匀；
c.压球：用压球机将混匀的铬矿粉、兰炭粉和硅石粉的混合物压制成球；压球机的压力为15Mpa，压制时间为10min；压制出的球为长40mm×宽30mm×厚15mm的椭圆形；
d.烘干：将步骤c中压制的球放入到烘干箱中进行烘干，烘干箱的烘干温度为110℃，保温1.5h；
e.冶炼：将步骤d中烘干的球放入到微波炉中熔炼3h，熔炼温度为1500℃；熔炼后，水冷，制成铬铁合金。
实施例3
一种微波加热生产铬铁合金的方法，按照以下步骤进行：
a.研磨：将铬精矿、兰炭和硅石分别放到球磨机中进行研磨，研磨成铬矿粉、兰炭粉和硅石粉；铬矿粉的目数为90～120，兰炭粉的目数为90～120，硅石粉的目数为90～120；
b.混匀：将步骤a中研磨成的铬矿粉、兰炭粉和硅石粉按照重量份数配比为80:30:10的比例加入到混匀机中进行搅拌混匀；
c.压球：用压球机将混匀的铬矿粉、兰炭粉和硅石粉的混合物压制成球；压球机的压力为14Mpa，压制时间为10min；压制出的球为长40mm×宽30mm×厚15mm的椭圆形；
d.烘干：将步骤c中压制的球放入到烘干箱中进行烘干，烘干箱的烘干温度为110℃，保温2.5h；
e.冶炼：将步骤d中烘干的球放入到微波炉中熔炼3h，熔炼温度为1550℃；熔炼后，水冷，制成铬铁合金。
实施例4
一种微波加热生产铬铁合金的方法，按照以下步骤进行：
a.研磨：将铬精矿、兰炭和硅石分别放到球磨机中进行研磨，研磨成铬矿粉、兰炭粉和硅石粉；铬矿粉的目数为90～120，兰炭粉的目数为90～120，硅石粉的目数为90～120；
b.混匀：将步骤a中研磨成的铬矿粉、兰炭粉和硅石粉按照重量份数配比为80:27:13的比例加入到混匀机中进行搅拌混匀；
c.压球：用压球机将混匀的铬矿粉、兰炭粉和硅石粉的混合物压制成球；压球机的压力为16Mpa，压制时间为10min；压制出的球为长40mm×宽30mm×厚15mm的椭圆形；
d.烘干：将步骤c中压制的球放入到烘干箱中进行烘干，烘干箱的烘干温度为110℃，保温1.8h；
e.冶炼：将步骤d中烘干的球放入到微波炉中熔炼3h，熔炼温度为1520℃；熔炼后，水冷，制成铬铁合金。

Claims (7)

1.一种微波加热生产铬铁合金的方法，其特征在于，按照以下步骤进行：
a.研磨：将铬精矿、兰炭和硅石分别放到球磨机中进行研磨，研磨成铬矿粉、兰炭粉和硅石粉；
b.混匀：将步骤a中研磨成的铬矿粉、兰炭粉和硅石粉按照重量份数配比为80：23～30：10～15的比例加入到混匀机中进行搅拌混匀；
c.压球：用压球机将混匀的铬矿粉、兰炭粉和硅石粉的混合物压制成球；
d.烘干：将步骤c中压制的球放入到烘干箱中进行烘干；
e.冶炼：将步骤d中烘干的球放入到微波炉中熔炼3h，熔炼温度为1500～1550℃；熔炼后，水冷，制成铬铁合金；
其中，铬精矿的Cr2O3含量≥48.66％，TFe含量≥14.3％，SiO2含量≤7.16％，CaO含量≥0.363％，MgO含量≥10.66％，Al2O3含量≤9.06％；
兰炭的固定碳含量为85％，挥发分含量为4％，灰分含量为10％；
硅石的SiO2含量为98％。
2.根据权利要求1所述微波加热生产铬铁合金的方法，其特征在于：所述步骤a中研磨后，铬矿粉的目数为90～120，兰炭粉的目数为90～120，硅石粉的目数为90～120。
3.根据权利要求1所述微波加热生产铬铁合金的方法，其特征在于：所述步骤c中的压球机的压力为14～17Mpa，压制时间为10min。
4.根据权利要求1所述微波加热生产铬铁合金的方法，其特征在于：所述步骤c中压制的球为长40mm×宽30mm×厚15mm的椭圆形。
5.根据权利要求1所述微波加热生产铬铁合金的方法，其特征在于：所述步骤d中，烘干箱的烘干温度为110℃，保温1.5～2.5h。
6.根据权利要求5所述微波加热生产铬铁合金的方法，其特征在于：所述步骤d中保温的时间为2h。
7.根据权利要求1所述微波加热生产铬铁合金的方法，其特征在于：所述步骤e中熔炼的温度为1530℃。
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