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CN102686758B - 用于熔炼高碳铬铁的方法 - Google Patents

用于熔炼高碳铬铁的方法 Download PDF

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Abstract

本发明涉及铁合金的生产，更具体而言涉及用于在矿石还原电炉中生产高碳铬铁的方法。所要解决的问题涉及在尺寸上无限制的材料的生产过程-小于10mm的铬矿石和块尺寸小于5mm的含碳还原剂。为了解决该问题，将未调整的铬矿石批料(粒径为0-10mm)与含碳还原剂(颗粒小于5mm)以1∶(0.3-0.5)的比率混合。润湿该混合物并在25-50Mpa的压力下将其压制成压块。将压块与石英岩一起装入电炉中，比率为93.7-96.2wt％的压块和3.8-6.3wt％的石英岩。使用含有44-56wt％Cr2O3和4-12wt％SiO2的矿石。

Description

用于熔炼高碳铬铁的方法
技术领域
本发明涉及铁合金生产，确切地说，涉及在矿石熔炼电炉中的高碳铬铁生产的方法。
背景技术
迄今已知在矿石熔炼炉中的高碳铬铁生产的方法，其中炉料由铬矿石、碳还原剂和含硅石熔剂制备。该方法中使用10-80mm大小的矿石块和超过5mm的含碳还原剂的级分。炉料以分批操作供应到炉顶并且所产生的金属和炉渣从炉排出。金属在与炉渣分离之后从炉中排出到铸模中(Ryss M.A.Production of ferroalloys.-M.：Metallurgy，1985，199-212页)。
该方法的特征如下：
高碳铬铁熔炼方法中铬还原的速率低，原因是硅石铬矿石含有30-35％Cr2O3和10-20％SiO2。在熔炼温度下，氧化硅在铬矿石块的表面上形成粘性膜，其阻止氧化铬与碳还原剂以及气态一氧化碳的相互作用。硅石熔剂通过阻碍矿石铬尖晶石与碳还原剂和气态CO的接触而增强了铬矿石的氧化硅的作用。铬矿石的难熔铬尖晶石中的铬不与氧化硅形成铬可从其中被还原的任何液体相。由于从铬尖晶石的铬还原的钝化反应，其在炉浴的较上层不被还原。固体矿石颗粒以相当大的量被供应到底层，并被从炉流出的液体矿渣卷带。
铬从铬矿石还原的机理在于，固体焦炭在其接触铬矿石块的点处与构成这种矿石的铁和氧化铬反应。在加热过程中，碳扩散到整个铬尖晶石体积中，形成气态CO、铬和碳化铁。巧合地，焦炭与铬矿石接触的区域富含多孔岩石的难熔氧化物(SiO2、MgO、Al2O3)，主要为SiO2，从而在焦炭与铬尖晶石之间产生所谓的炉渣-金属屏障，在该屏障处铬还原的速率急剧降低。
在矿石熔炼炉的铬铁熔炼过程中，在添加有含硅石熔剂的炉料中铬从硅石铬矿石还原的低速率导致熔炼处理时间增加、用于铬铁熔炼比功率消耗过量以及炉渣获得率增加。
已知有一种铬铁熔炼的方法，其中使用尺寸为10-80mm的铬矿石级分、超过5mm的含碳还原剂的级分以及呈自生产的炉渣-金属废料形式的含硅石熔剂作为炉料组分。炉料在电炉中熔炼，产生铬铁和炉渣(RyssM.A.Production of ferroalloys.-M.：Metallurgy，1985，第199-212页)。
该方法的特征如下：
由于在使用由铬矿石、碳还原剂和熔剂组成的炉料的矿石熔炼炉中高碳铬铁生产过程中发生的低速率亚铬酸盐-还原剂反应造成废渣中高含量的氧化铬，这些低速率的反应是由硅石熔剂以及由铬矿石中存在的多孔岩石的硅石排出的亚铬酸盐导致的。
硅石铬矿石的使用导致炉浴上层内在铬尖晶石颗粒上的炉渣屏障的形成。而且，铬尖晶石具有较高的熔炼温度，并且它们因其与硅石的低速率反应而著称，这就是铬矿石与硅石熔剂一起加热造成难以形成铬可以从中被还原的液相的原因。
在矿石熔炼炉中的铬铁生产过程中从含有30-33％铬和10-20％SiO2的硅石铬矿石还原铬的低速率导致用于铬铁熔炼的熔炼过程时间增加以及比功率消耗过量。该情形被诸如以下的因素促进：在高碳铬铁熔炼的过程中，铬矿石颗粒对于形成到炉浴底层中的CO变得不可渗透。
与要求保护的本发明最接近等同的过程是高碳铬铁熔炼的方法(RF专利号2115627，IPC C01G37/00、C22B 1/00、C 22B 1/16，1998)。
该方法包括装有以wt％计的如下组分比率的尺寸为10-80mm的铬矿石块、尺寸超过5mm的含碳还原剂级分、高碳铬铁生产的炉渣-金属废料以及低碳铬铁生产的炉渣的电炉：
 碳还原剂  10-15
 炉渣-金属废料  5-15
 低碳铬铁的炉渣  1-10
 铬矿石  余量
炉料被装入矿石熔炼电炉中，在炉浴中提供1.5-2.5m的层深。炉料由含有以wt％计的以下组分构成：31-33-Cr2O3；15-17-SiO2；含有86％碳的焦炭，熔剂：高碳铬铁生产的炉渣-金属废料含有以wt％计的50-SiO2；20-MgO；10-Al2O3；20-高碳铬铁的金属夹杂物，含有以wt％计40-50CaO；25-30SiO2；5-15Cr2O3；4-5Al2O3；8-12MgO；1-3FeO的低碳铬铁的炉渣。炉料组分被供应到电炉料斗中。以分批操作将炉料装到炉顶上，主要在出渣以及在炉料安放炉顶上之后。用电加热的炉料被熔炼，形成金属和炉渣，后者被规律性地排出。
该方法的特征在于以下：必须对细级分进行初筛，并且仅使用大的炉料组分块，这造成相当多的细级分积累并导致环境恶化。
而且，含有约30％Cr2O3的精铬矿石的使用导致矿渣获得率增加以及比炉容量降低。
发明内容
本发明解决的问题涉及在生产过程中使用按尺寸材料的等外品：尺寸小于10mm的铬矿石块和尺寸小于5mm的含碳还原剂的级分。
所实现的工程进展涉及在生产过程中使用按尺寸材料的等外品：铬矿石和含碳还原剂，以及涉及改善生态状况。
为了达到上述目的，以1∶(0.3-0.5)的比率混合尺寸小于10mm的铬矿石块的级分(尺寸过小的矿石)以及含碳还原剂的级分(尺寸小于5mm)，并然后将他们供应到压块机中。以25-50MPa压力生产压块。使用含有以wt％计：44.0-56.0-Cr2O3；4.0-12.0-SiO2的尺寸过小的铬矿石以及含有86％固体碳的含碳还原剂。
然后，将生产的压块装入料斗中，并从料斗供应到电炉中。石英岩被供应到其中，以提供以wt％计的如下压块/石英岩比：
压块              93.7-96.2
石英岩            3.8-6.3
总计为100％。
将制备的压块与石英岩的混合物熔炼，从而产生铬铁与炉渣。
压块中铬矿石与碳还原剂的共存有助于碳还原剂在铁与铬还原过程中的有效使用，所述铁与铬还原过程在这些压块内部在相反应的多重形成表面内进行。
具体实施方式
实施例1
使用尺寸小于10mm的尺寸过小的铬矿石块级分，含有以wt％计的44.0-Cr2O3；4.0-SiO2。将该矿石与含有86％固体碳的0-5mm级分的碳还原剂混合。将混合物润湿并在25-50MPa压力制成压块。以1∶0.3的比率使用混合物组分。将压块与石英岩一起装入电炉中，以wt％计：
压块              93.7
石英岩            6.3
将混合物熔炼，从而产生铬铁和炉渣。
实施例2
使用含有以wt％计的56-Cr2O3；12.0-SiO2的铬矿石(0-10mm级分)。将该矿石与含有86％固体碳的0-5mm级分的碳还原剂混合。将混合物润湿并在25-50MPa压力制成压块。以1∶0.5的比率使用混合物组分。将生产的压块与石英岩一起装入电炉中，以wt％计：
压块              96.2
石英岩            3.8
将混合物熔炼，从而产生铬铁和炉渣。
由此，所提出的方法增强了熔炼过程的技术和经济性能，并解决了环境改善的问题。

Claims (3)

1.一种熔炼高碳铬铁的方法，所述方法包括将诸如铬矿石、还原剂和石英质材料的装料组分装入电炉、熔炼装料、排出炉渣和金属、将金属与炉渣分离和金属铸造，其特征在于，使用以1：(0.3-0.5)的比率混合的尺寸小于10mm的铬矿石级分和尺寸小于5mm的含碳还原剂级分，并由所述混合物产生压块，随后利用石英岩作为熔剂。 
2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，以wt％计进料如下装料组分： 
压块      93.7-96.2 
石英岩    3.8-6.3 。
3.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，使用含44-56％Cr2O3和4-12％SiO2的矿石。 
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