CN101660062A

CN101660062A - 一种用碳粉做还原剂在真空条件下生产真空铬的方法

Info

Publication number: CN101660062A
Application number: CN200910163062A
Authority: CN
Inventors: 董达; 关振波; 蒋兴东; 张志祥; 商凯东
Original assignee: XINJIANG SING HORN GROUP CO Ltd
Current assignee: XINJIANG SING HORN GROUP CO Ltd
Priority date: 2009-08-21
Filing date: 2009-08-21
Publication date: 2010-03-03
Anticipated expiration: 2029-08-21
Also published as: CN101660062B

Abstract

本发明公开了一种用碳粉做还原剂在真空条件下生产真空铬的方法，包括如下步骤：将氧化铬与碳粉混合并搅拌均匀以得到混合干料；将上述混合干料配入液体粘结剂并进行湿混合以得到混合湿料；将上述混合湿料压制成砖型块，并烘干以得到干燥的混合料；将上述干燥的混合料置于真空炉中升温、保温、降温以将氧化铬还原成粗铬料块；将上述粗铬料块研磨成粗铬粉，并向该粗铬粉中加入碳粉形成混合物，之后，再向上述混合物中加入植物胶粘结剂并混合均匀；将上述加入植物胶粘结剂的混合物压制成块料，并将该块料烘干后，送入真空炉中进行真空精炼，以获得真空铬。

Description

一种用碳粉做还原剂在真空条件下生产真空铬的方法

技术领域

本发明涉及一种生产铬的方法，尤其涉及一种用碳粉做还原剂在真空条件下生成铬的方法。

背景技术

铬被广泛应用于冶金、化工、航空航天及耐火材料等领域。

目前，铬的主要工业化生产方法包括铝热法和电解法。

其中，铝热法的优点是设备简单、投资少，而缺点则是需要消耗大量贵重的金属铝粉作为还原剂，同时，产品中还引入了大量的铁、硅、铝等杂质，产品的回收率也较低，通常情况下不超过88％。此外，在高温的反应条件下产生的大量气体和粉尘(含有六价铬)不仅污染环境，也造成资源的浪费。

电解法的优点是产品纯度高、易破碎，而缺点是生产成本高、产品电能损失大(通常电解法生产金属铬的电效率不足30％)，另外，由于铬电解过程中含氧高，需要建立相应的高温氢气脱氧炉才能得到高质量的产品，这些都是造成生产成本高的原因。此外，还会产出含有六价铬的废水和固体废弃物，这也给环境保护带来严峻的挑战。

公开号为CN1542148A的中国专利公开了一种碳还原氧化铬生产金属铬的方法，该专利采用一次还原分两个阶段的方法，生产出的铬产品质量有所改善。但该方法主要存在的问题在于产品成分不均匀、产品致密度低，使得其应用受到限制(例如，由于密度原因在冶金行业无法应用，只能以粉末形式使用)，产品合格率也较低、质量较不稳定，这些都是不适合工业化生产的。

发明内容

本发明针对现有技术的缺点，提供一种适于工业化生产的真空铬的生产方法，不仅产品成分及密度有较大提高，且生产成本低，对环境无污染。

本发明所述的用碳粉做还原剂在真空条件下生产铬的方法，包括如下步骤：

步骤一，将氧化铬与碳粉混合并搅拌均匀，以得到混合干料，其中，所述碳粉与氧化铬中氧的计量比为98～102∶100；

步骤二，将上述混合干料配入液体粘结剂，并进行湿混合以得到混合湿料，其中，所述液体粘结剂与混合干料的重量比为10～15∶100；

步骤三，将上述混合湿料压制成砖型块，并于300～400℃的温度下烘干20～24小时，以得到干燥的混合料；

步骤四，将上述干燥的混合料置于真空度为20～50pa、且充有氩气的真空炉中逐渐升温至1430～1450℃，保温23～24个小时后开始降温，在20～30个小时内降温至100℃出炉，由此氧化铬还原成粗铬料块；

步骤五，将上述粗铬料块研磨成粗铬粉，并向该粗铬粉中加入碳粉形成混合物，该碳粉与粗铬粉中的氧含量的计量比为100～102∶100；之后，再向上述混合物中加入2～3％的植物胶粘结剂并混合均匀；

步骤六，将上述加入植物胶粘结剂的混合物压制成块料，并将该块料于在300～350℃的温度下烘干20～25小时后，送入真空炉中进行真空精炼，精炼温度1450～1470℃，精炼时间10～20个小时，以获得真空铬。

本发明所述用碳粉做还原剂在真空条件下生产铬的方法的步骤三中，所述混合湿料压制成的砖型块的长度介于200～230毫米，宽度介于100～115毫米，厚度介于50～95毫米。优选方案为：所述混合湿料压制成的砖型块的长度为210毫米，宽度为110毫米，厚度为80毫米。

本发明所述用碳粉做还原剂在真空条件下生产铬的方法的步骤三中，将混合湿料压制成的砖型块置于电炉中烘干，且所述砖型块之间于电炉内摆放的间距为8～10mm。

本发明所述用碳粉做还原剂在真空条件下生产铬的方法的步骤四中，将干燥的混合料首先按照每小时200摄氏度的速度提升到750～800℃，保温2小时，然后在随后6个小时内，继续升温至1430～1450℃。

本发明所述用碳粉做还原剂在真空条件下生产铬的方法的步骤五中，所述粗铬料块经过破碎、研磨而形成粗铬粉。

本发明所述用碳粉做还原剂在真空条件下生产铬的方法的步骤一及步骤五中，所述碳粉中碳含量大于98％，铁、硅、和铝的总含量小于0.5％，且碳粉粒度小于325目。

本发明所述用碳粉做还原剂在真空条件下生产铬的方法中，采用廉价的碳粉替代铝粉还原氧化铬，不仅大大减少了铁、硅、铝等杂质的引入，可使铬的收得率达到98％以上，资源得到充分利用的同时也降低了生产成本。并且，由于反应是在真空密闭条件下进行，反应物除产品真空铬外是可利用的纯净的一氧化碳气体，对环境不会产生任何污染。

附图说明

图1为本发明所述用碳粉做还原剂在真空条件下生产铬的方法的流程示意图。

具体实施方式

下面结合附图对本发明做详细说明，以使本领域技术人员参阅本实施例后能够据以实施。

如图1所示，本发明所述用碳粉做还原剂在真空条件下生产铬的方法，包括如下步骤：

步骤101，将氧化铬与碳粉混合并搅拌均匀，以得到混合干料，其中，所述碳粉与氧化铬中氧的计量比为98～102∶100。本发明中，选取碳粉与氧化铬中氧的计量比为99.4～100.4∶100，并用三维混料机混合2.3～2.7小时，以2.4～2.6小时为最佳。所述碳粉中碳含量大于98％，铁、硅、和铝的总含量小于0.5％，且碳粉粒度小于325目。

步骤102，将上述混合干料配入液体粘结剂，并进行湿混合以得到混合湿料，其中，所述液体粘结剂与混合干料的重量比为10～15∶100。本发明中，选取所述液体粘结剂与混合干料的重量比为12～14∶100，并用滚筒混料机混合2.3～2.7小时，以2.4～2.6小时为最佳。

步骤103，将上述混合湿料压制成砖型块，并于300～400℃的温度下烘干20～24小时，以得到干燥的混合料。本发明中，用压力机将混合湿料压制成长度介于200～230毫米、宽度介于100～115毫米、厚度介于50～95毫米的砖型块，以长度为210毫米、宽度为110毫米、厚度为80毫米为最佳。

所述压制好的砖型块被摆放于小车上，所述砖型块之间的间距为8～10mm，送至台车式电阻炉内烘干，烘干温度为300～400℃，以330～380摄氏度为最佳。时间为20～24小时，以21～23小时为最佳。

步骤104，将上述干燥的混合料置于真空度为20～50pa、且充有氩气的真空炉中逐渐升温至1430～1450℃，保温23～24个小时后开始降温，在20～30个小时内降温至100℃出炉，由此氧化铬还原成粗铬料块。本发明中，将上述步骤得到的干燥的混合料装入卧式真空炉，均匀升温12小时达到1400～1470℃，以1430～1450摄氏度为最佳。恒温20～25小时后降温，以23～24小时为最佳。同时，还可加入氩气以加快反应速度。具体来说，将干燥的混合料首先按照每小时200摄氏度的速度提升到750～800℃，保温2小时，然后在随后6个小时内，继续升温至1430～1450℃。

步骤105，将上述粗铬料块研磨成粗铬粉，并向该粗铬粉中加入碳粉形成混合物，该碳粉与粗铬粉中的氧含量的计量比为100～102∶100；之后，再向上述混合物中加入2～3％的植物胶粘结剂并混合均匀。本发明中，将上述步骤所得的粗铬料经鳄式破碎机破碎后，送去球磨机磨粉，并向其中加入碳粉及粘结剂，用三维混料机混料。所述碳粉中碳含量大于98％，铁、硅、和铝的总含量小于0.5％，且碳粉粒度小于325目。

步骤106，将上述加入植物胶粘结剂的混合物压制成块料，并将该块料于在300～350℃的温度下烘干20～25小时后，送入真空炉中进行真空精炼，精炼温度1450～1470℃，精炼时间10～20个小时，以获得真空铬。本发明中，将上述步骤得到的混合物用对顶式压块机压块，再送至台车式电阻炉内烘干5～8小时，烘干后的料块装入卧式真空炉开始真空精炼(脱气)。产品为真空铬，质量满足铬含量大于99.2％，碳含量小于0.01％，氧含量小于0.2％，铁、硅、铝含量之和小于0.2％，密度为5.5～6克/立方厘米。

本发明中，碳还原氧化铬的方程式为：Cr₂O₃+3C＝2Cr+3CO↑

采用廉价的碳粉替代铝粉还原氧化铬，不仅大大减少了铁、硅、铝等杂质的引入，可使铬的收得率达到98％以上，其品质明显优于铝热法生产的金属铬产品，属于高档真空铬，资源在得到充分利用的同时也降低了生产成本。并且，由于反应是在真空密闭条件下进行，反应物除产品真空铬外是可利用的纯净的一氧化碳气体，对环境不会产生任何污染。

下面以几个具体示例来说明利用本发明所述方法生成真空铬的过程。

实施例1：

用1.5吨氧化铬粉，氧化铬含量大于98％，配入0.351吨碳粉(按99.4％的理论量加入，含碳量大于98％)，用三维混料机混合2.5小时，加料，出料各需0.5小时，筛0.5小时。将混好的干料配入适量的粘结剂，再用滚筒混料机湿混2.5小时。将混好的干料配入12％的水做粘结剂，再用滚筒混料机混合2.5小时。混成料用压力机压成220*100*80mm的砖型块，密度为2.95克/立方厘米。压好后的块摆放到小车上，送至台车式电阻炉内烘干，烘干温度350℃，时间22小时。烘干后块料装入卧式真空炉，均匀升温12小时温度达到1430℃，恒温20小时后降温，温度降至100℃出炉。为加快反应速度还通入氩气。

对出炉的产品进行分析，结果如下：

铬：99.4％，碳：0.01％，氧：0.6％，铝：0.02％

还原后的料块，经鳄式破碎机破碎后，加入球磨机磨粉，加入碳粉4.1公斤，用三维混料机混料，混成料再用对顶式压块机压块，再送至台车式电阻炉内烘干5-8小时。

烘干后的料块装入卧式真空炉开始真空精炼(脱气)。

产品为真空铬，分析结果为铬：99.6％，碳：0.009％，氧：0.19％，铝：0.018％，密度为5.8克/每立方厘米。

实施例2：

用1.5吨氧化铬粉，氧化铬含量大于98％，配入0.357吨碳粉(按100％的理论量加入，含碳量大于98％)，用三维混料机混合2.5小时，加料，出料各需0.5小时，筛0.5小时。将混好的干料配入适量的粘结剂，再用滚筒混料机湿混2.5小时。将混好的干料配入12％的水做粘结剂，再用滚筒混料机混合2.5小时。混成料用压力机压成220*100*80mm的砖型块，密度为2.95克/立方厘米。压好后的块摆放到小车上，送至台车式电阻炉内烘干，烘干温度350℃，时间22小时。烘干后块料装入卧式真空炉，均匀升温12小时温度达到1450℃，恒温20小时后降温，温度降至100℃出炉。为加快反应速度过程中通入氩气。

对出炉的产品进行分析，结果如下：

铬：99.6％，碳：0.02％，氧：0.5％，铝：0.02％

还原后的料块，经鳄式破碎机破碎后，加入球磨机磨粉，加入碳粉4公斤，用三维混料机混料，混成料再用对顶式压块机压块，再送至台车式电阻炉内烘干5-8小时。

烘干后的料块装入卧式真空炉开始真空精炼(脱气)。

产品为真空铬，分析结果为铬：99.6％，碳：0.01％，氧：0.18％，Al：0.018％，密度为6.0克/立方厘米。

实施例3：

用1.5吨氧化铬粉，氧化铬含量大于98％，配入0.361吨碳粉(按101％的理论量加入，含碳量大于98％)，用三维混料机混合2.5小时，加料，出料各需0.5小时，筛0.5小时。将混好的干料配入适量的粘结剂，再用滚筒混料机湿混2.5小时。将混好的干料配入12％的水做粘结剂，再用滚筒混料机混合2.5小时。混成料用压力机压成220*100*80mm的砖型块，密度为2.95克/立方厘米。压好后的块摆放到小车上，送至台车式电阻炉内烘干，烘干温度350℃，时间22小时。烘干后块料装入卧式真空炉，均匀升温12小时温度达到14700℃，恒温20小时后降温，温度降至100℃出炉。为加快反应速度过程中有时通入氩气。

对出炉的产品进行分析，结果如下：

铬：99.8％，碳：0.04％，氧：0.3％，Al：0.02％

还原后的料块，经鳄式破碎机破碎后，加入球磨机磨粉，加入碳粉3.6公斤，用三维混料机混料，混成料再用对顶式压块机压块，再送至台车式电阻炉内烘干5-8小时。

烘干后的料块装入卧式真空炉开始真空精炼(脱气)。

产品为真空铬，分析结果为铬：99.8％，碳：0.009％，氧：0.16％，铝：0.018％，密度为5.9克/立方厘米。

尽管本发明的实施方案已公开如上，但其并不仅仅限于说明书和实施方式中所列运用，它完全可以被适用于各种适合本发明的领域，对于熟悉本领域的人员而言，可容易地实现另外的修改，因此在不背离权利要求及等同范围所限定的一般概念下，本发明并不限于特定的细节和这里示出与描述的图例。

Claims

1.一种用碳粉做还原剂在真空条件下生产真空铬的方法，其特征在于，包括如下步骤：

步骤五，将上述粗铬料块研磨成粗铬粉，并向该粗铬粉中加入碳粉形成混合物，该碳粉与粗铬粉中氧含量的计量比为100～102∶100；之后，再向上述混合物中加入2～3％的植物胶粘结剂并混合均匀；

2.如权利要求1所述的生产铬的方法，其特征在于，所述步骤三中，所述混合湿料压制成的砖型块的长度介于200～230毫米，宽度介于100～115毫米，厚度介于50～95毫米。

3.如权利要求2所述的生产铬的方法，其特征在于，所述步骤三中，所述混合湿料压制成的砖型块的长度为210毫米，宽度为110毫米，厚度为80毫米。

4.如权利要求2所述的生产铬的方法，其特征在于，所述步骤三中，将混合湿料压制成的砖型块置于电炉中烘干，且所述砖型块之间于电炉内摆放的间距为8～10mm。

5.如权利要求2所述的生产铬的方法，其特征在于，所述步骤四中，将干燥的混合料首先按照每小时200摄氏度的速度提升到750～800℃，保温2小时，然后在随后6个小时内，继续升温至1430～1450℃。

6.如权利要求2所述的生产铬的方法，其特征在于，所述步骤五中，所述粗铬料块经过破碎、研磨而形成粗铬粉。

7.如权利要求1所述的生产铬的方法，其特征在于，所述步骤一及步骤五中，所述碳粉中碳含量大于98％，铁、硅、和铝的总含量小于0.5％，且碳粉粒度小于325目。