CN116219162A - 用车式隧道直行窑生产不锈钢母液原料的方法 - Google Patents

Abstract

本发明属于金属冶炼技术领域，具体涉及一种用车式隧道直行窑生产不锈钢母液原料的方法，包括以下步骤：(1)将铬铁矿、碳质还原剂、调整料、铁精矿粉及膨润土按比例配置后压制成球团；(2)将球团置于料车内，推入隧道直行窑开始焙烧；(3)对焙烧后的球团进行机械破碎，经重选后获得不锈钢母液原料。本发明采用非完全熔融冶炼工艺设计，降低生产过程能耗，放宽对冶炼设备的性能要求，车式隧道直行窑即可完成生产，进而减少设备投资、维护成本。

Description

用车式隧道直行窑生产不锈钢母液原料的方法

技术领域

本发明属于金属冶炼技术领域，具体涉及一种用车式隧道直行窑生产不锈钢母液原料的方法。

背景技术

铬在工业中应用很广泛，约15％用于化工、10％用于耐高温及铸造业，75％用于冶金行业。碳素铬铁是生产不锈钢和高铁素体合金的重要合金材料，可作为钢的添加料生产多种高强度、抗腐蚀、耐磨、耐高温、耐氧化的特种钢。随着我国不锈钢粗钢产量和表观消费量的快速发展，高碳铬铁的需求量逐年增加。到2019年止，我国年高碳铬铁缺口近280万吨。

当前世界各国生产铬铁合金的方法，基本采用预制铬铁矿+还原矿热炉冶炼工艺，另存在少量的高炉、竖炉及转炉吹炼熔融还原工艺。随着预制矿技术的进步，铬粉矿制成烧结矿、氧化球团或预还原球团热装进入矿热炉，使得矿热炉冶炼工艺在经济成本和铬金属收得率等方面指标有了一定进步，但其对入炉矿质量要求偏高，Cr₂O₃含量需>40％，且其高耗能、高耗电的基本特点并未发生变化。自2019年，国家产业结构调整指导目录发表，内容限制用于冶炼的矿热炉容量不得低于25MVA，新建矿热炉需为密闭式，并进一步提高了相关环保配套的要求。此外，包括高炉、竖炉及转炉吹炼工艺在内，熔融还原工艺都存在高能耗、高污染的问题，过高的冶炼温度造成热损失偏大，使得相关操作工人工作环境恶劣、劳动强度大。

综上，针对铬铁合金生产行业目前存在的各类问题，有必要开发一种低能耗、低成本、污染小以及工作环境友好的新工艺。

发明内容

本发明的目的是针对现有技术的缺陷，提供了一种用车式隧道直行窑生产不锈钢母液原料的方法。

具体的，本发明的用车式隧道直行窑生产不锈钢母液原料的方法，包括以下步骤：

(1)将铬铁矿、碳质还原剂、调整料、铁精矿粉及膨润土按比例配置后压制成球团；

(2)将球团置于料车内，推入隧道直行窑开始焙烧；

(3)对焙烧后的球团进行机械破碎，经重选后获得不锈钢母液原料。

上述的用车式隧道直行窑生产不锈钢母液原料的方法，所述铬铁矿和所述铁精矿粉的配比计算方法如下：

Cr/Fe≈xCr_铬铁矿/(xFe_铬铁矿+yFe_铁精矿粉)

其中，Cr/Fe为终端产品中铬元素与铁元素的质量比；

Cr_铬铁矿为铬铁矿中铬元素的质量百分比，wt％；

Fe_铬铁矿为铬铁矿中铁元素的质量百分比，wt％；

Fe_铁精矿粉为铁精矿粉中铁元素的质量百分比，wt％；

x为铬铁矿的配加质量，kg；

y为铁精矿粉的配加质量，kg。

上述的用车式隧道直行窑生产不锈钢母液原料的方法，所述碳质还原剂的加入量计算方法如下：

碳质还原剂的加入量＝(还原混合矿中铁所需碳的理论量+还原混合矿中铬所需碳的理论量)/碳质还原剂中碳的纯度×(1.2～1.4)。

上述的用车式隧道直行窑生产不锈钢母液原料的方法，所述球团采用强力压球机制备，球团直径为20～30mm。

上述的用车式隧道直行窑生产不锈钢母液原料的方法，所述隧道直行窑包括：预热还原段、高温成型段及降温冷却段。

上述的用车式隧道直行窑生产不锈钢母液原料的方法，所述预热还原段的温度为300～1450℃，球团的停留时长为2～3h。

上述的用车式隧道直行窑生产不锈钢母液原料的方法，所述高温成型段的温度为1450～1500℃，球团的停留时长为1～2h。

上述的用车式隧道直行窑生产不锈钢母液原料的方法，所述降温冷却段的温度为300～1450℃，球团的停留时长为2～3h。

上述的用车式隧道直行窑生产不锈钢母液原料的方法，重选获得不锈钢母液原料后还包括：筛出尾矿，将尾矿球磨后送入磁选机进行磁选，经渣铁分离获得富集度高的铬铁精矿粉。

本发明的技术方案具有如下的有益效果：

(1)本发明定向设计终端产品成分组成，冶炼铬含量10～15％的低熔点不锈钢母液原料，应用于低铬含量不锈钢的生产，减少中间程序热耗，降本增效；

(2)本发明采用非完全熔融冶炼工艺设计，降低生产过程能耗，放宽对冶炼设备的性能要求，车式隧道直行窑即可完成生产，进而减少设备投资、维护成本。

具体实施方式

为了充分了解本发明的目的、特征及功效，通过下述具体实施方式，对本发明作详细说明。本发明的工艺方法除下述内容外，其余均采用本领域的常规方法或装置。下述名词术语除非另有说明，否则均具有本领域技术人员通常理解的含义。

当本文中公开一个数值范围时，上述范围视为连续，且包括该范围的最小值及最大值，以及这种最小值与最大值之间的每一个值。进一步地，当范围是指整数时，包括该范围的最小值与最大值之间的每一个整数。此外，当提供多个范围描述特征或特征时，可以合并该范围。换言之，除非另有指明，否则本文中所公开的所有范围应理解为包括其中所归入的任何及所有的子范围。

本发明的用车式隧道直行窑生产不锈钢母液原料的方法，包括入窑料制备、车式隧道直行窑还原煅烧和合金产品提取三个阶段，具体包括以下步骤：

(1)将铬铁矿、碳质还原剂、调整料、铁精矿粉及膨润土按比例配置后压制成球团；

(2)将球团置于料车内，推入隧道直行窑开始焙烧；

(3)对焙烧后的球团进行机械破碎，经重选后获得不锈钢母液原料。

本发明采用车式隧道直行窑作为生产设备生产不锈钢母液原料，简化了工艺流程，提高了生产稳定性，降低了生产成本。

在一些优选的实施方式中，本发明用车式隧道直行窑生产不锈钢母液原料的方法，包括以下步骤：

(1)将铬铁矿、碳质还原剂、调整料、铁精矿粉及膨润土按比例配置后压制成球团。

优选的，所述铬铁矿和所述铁精矿粉的配比计算方法如下：

Cr/Fe≈xCr_铬铁矿/(xFe_铬铁矿+yFe_铁精矿粉)

其中，Cr/Fe为终端产品中铬元素与铁元素的质量比；

Cr_铬铁矿为铬铁矿中铬元素的质量百分比，wt％；

Fe_铬铁矿为铬铁矿中铁元素的质量百分比，wt％；

Fe_铁精矿粉为铁精矿粉中铁元素的质量百分比，wt％；

x为铬铁矿的配加质量，kg；

y为铁精矿粉的配加质量，kg。

本发明通过上述方法调配铬铁矿和铁精矿粉的比例，实现了不锈钢母液原料成分设计，使制备低熔点不锈钢母液原料成为可能。

优选的，所述碳质还原剂的加入量计算方法如下：

碳质还原剂的加入量＝(还原混合矿中铁所需碳的理论量+还原混合矿中铬所需碳的理论量)/碳质还原剂中碳的纯度×(1.2～1.4)。

本发明通过上述方式计算碳质还原剂的加入量，既可避免碳过量浪费还原剂，又可避免碳不足使得还原不充分。

可选的，所述碳质还原剂为碳含量≥70％的煤粉。

优选的，所述调整料为钙质、硅质调整料，例如为石灰、硅石(优选的，石灰中CaO≥88％，硅石中SiO₂≥96％)。本发明通过添加钙质、硅质调整料，可有效改善还原反应的动力学条件。

进一步优选的，钙质、硅质调整料的加入量以控制终渣中A1₂O₃:15～20％、MgO:10～15％、CaO/SiO₂＝1.3～1.4为目标进行测算。

在一些优选的实施方式中，将铬铁矿、碳质还原剂和调整料破碎后与铁精矿粉和膨润土按预定比例配置，并将配好的物料磨成100目。在制备球团前，用轮碾机混料并对混合料进行预压密，然后采用强力压球机制球团，球团直径为20～30mm。

(2)将球团置于料车内，推入隧道直行窑开始焙烧。

隧道直行窑属于连续性火焰加热窑炉，为一条长直线形隧道，两侧和顶部有固定的墙壁及拱顶，底部铺设的轨道上运行窑车。

其中，所述隧道直行窑包括：预热还原段、高温成型段及降温冷却段。

优选的，所述预热还原段的温度为300～1450℃，球团的停留时长为2～3h，该段由外向内逐渐升温。

其中，球团在预热还原段，完成球团预热及还原绝大部分内部铬铁元素的任务。

优选的，所述高温成型段的温度为1450～1500℃，球团的停留时长为1～2h(优选为2h)。

其中，球团在高温成型段，进一步提高铬铁的金属化率，并促进其聚集长大，方便后续重选。

优选的，所述降温冷却段的温度为200～300℃，球团的停留时长为0.5～1h。

其中，球团在降温冷却段，急速降温，避免出窑后再氧化。

本发明利用车式隧道直行窑作为生产设备，简化了工艺流程，提高了生产稳定性，降低了生产成本。

(3)对焙烧后的球团进行机械破碎，经重选后获得不锈钢母液原料。

优选的，重选获得不锈钢母液原料后还包括：筛出尾矿，将尾矿球磨后送入磁选机进行磁选，经渣铁分离获得富集度高的铬铁精矿粉。

其中，经球磨后所述尾矿的粒径为100目左右。

本发明的用车式隧道直行窑生产不锈钢母液原料的方法，可广泛用于生产铬含量低的不锈钢产品，以达到减少中间程序热耗，降低生产过程能耗和生产成本，改善劳动环境并实现降本增效的目的。

实施例

下面通过实施例的方式进一步说明本发明，但并不因此将本发明限制在所述的实施例范围之中。下列实施例中未注明具体条件的实验方法，按照常规方法和条件。下列实施例中使用的原料均为常规市购获得。

实施例1

本实施例所用铬铁矿和铁精矿成分如下

表1铬铁矿的化学组成/％

表2铁精矿粉的化学组成/％

具体操作步骤：

1、将上述铬铁矿、铁精矿粉以及石灰、硅石烘干、破碎至3mm，和煤粉按比例1:2:0.25:0.05:1.5进行配料，其中石灰中CaO≥88％，硅石中SiO₂≥96％以及煤粉中C≥70％。将配好的物料磨成100目，后经轮碾机混料并预压密。

2、将预压密的混料经后强力压球机制球团，球团直径为30mm。

3、将球团置于料车内，并推入隧道直行窑内开始焙烧。焙烧窑内部主要划分为三段，即前端低、中温预热还原段，中端高温成型段和后端降温冷却段。球团在低、中温段经过3h的预热还原后，进入高温成型段(1450～1500℃)停留反应2h，后进入冷却段急冷1h。

4、将料车内冷却后的球团取出置于料场，反应后的球团经机械破碎，经重选后获得粗铬铁粒(即不锈钢母液原料)并筛出尾矿，将尾矿球磨成100目的粉状，然后进入磁选机进行磁选，渣铁分离后获得富集度高的铬铁精矿粉。经过检测分析，粗铬铁产品中铬、铁含量分别为13.8％和80％，其余为杂质，整个工艺流程的铬、铁回收率为90～95％。

本发明在上文中已以优选实施例公开，但是本领域的技术人员应理解的是，这些实施例仅用于描绘本发明，而不应理解为限制本发明的范围。应注意的是，凡是与这些实施例等效的变化与置换，均应视为涵盖于本发明的权利要求范围内。因此，本发明的保护范围应当以权利要求书中所界定的范围为准。

Claims (9)

1.一种用车式隧道直行窑生产不锈钢母液原料的方法，其特征在于，包括以下步骤：

(1)将铬铁矿、碳质还原剂、调整料、铁精矿粉及膨润土按比例配置后压制成球团；

(2)将球团置于料车内，推入隧道直行窑开始焙烧；

(3)对焙烧后的球团进行机械破碎，经重选后获得不锈钢母液原料。

2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述铬铁矿和所述铁精矿粉的配比计算方法如下：

Cr/Fe≈xCr_铬铁矿/(xFe_铬铁矿+yFe_铁精矿粉)

其中，Cr/Fe为终端产品中铬元素与铁元素的质量比；

Cr_铬铁矿为铬铁矿中铬元素的质量百分比，wt％；

Fe_铬铁矿为铬铁矿中铁元素的质量百分比，wt％；

Fe_铁精矿粉为铁精矿粉中铁元素的质量百分比，wt％；

x为铬铁矿的配加质量，kg；

y为铁精矿粉的配加质量，kg。

3.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述碳质还原剂的加入量计算方法如下：

碳质还原剂的加入量＝(还原混合矿中铁所需碳的理论量+还原混合矿中铬所需碳的理论量)/碳质还原剂中碳的纯度×(1.2～1.4)。

4.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述球团采用强力压球机制备，球团直径为20～30mm。

5.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述隧道直行窑包括：预热还原段、高温成型段及降温冷却段。

6.根据权利要求5所述的方法，其特征在于，所述预热还原段的温度为300～1450℃，球团的停留时长为2～3h。

7.根据权利要求5所述的方法，其特征在于，所述高温成型段的温度为1450～1500℃，球团的停留时长为1～2h。

8.根据权利要求5所述的方法，其特征在于，所述降温冷却段的温度为300～1450℃，球团的停留时长为2～3h。

9.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，重选获得不锈钢母液原料后还包括：筛出尾矿，将尾矿球磨后送入磁选机进行磁选，经渣铁分离获得富集度高的铬铁精矿粉。