CN101798638A - 碳还原二步法生产金属铬的方法 - Google Patents

Abstract

一种碳还原二步法生产金属铬的方法，它将纯度为94-99.5％的三氧化二铬100份与碳粉25-44份研磨混合，搅拌均匀，压制成小球，放入高温炉中进行初步碳还原处理，生成铬碳熔体；将溶体粉碎成80-200目的细粉，测定碳含量，按照氧∶碳＝1∶33的比例往溶体中加入三氧化二铬，充分拌匀后压坯、干燥；将干燥后的坯块放真空高湿炉中，在真空度20-200Pa、炉温1300-1600℃状态下保湿14-15小时，或将坯块放入充有氩气的高温炉中，升温至2000℃熔化，保温2小时，浇铸成块，冷却后出炉。本发明能生产出纯度为94-99.5％的多种规格金属铬产品，生产能力大，工作效率高，从而达到工业化生产的目的。

Description

碳还原二步法生产金属铬的方法

技术领域

本发明涉及一种利用碳还原反应提取金属铬的生产方法，国际分类号为C22B34/32。

背景技术

金属铬是基本原材料，广泛应用于冶金、化工、航空航天及耐火材料领域。目前金属铬的生产方法包括铝热法、电解法和碳还原法。

铝热法不仅消耗大量贵重的铝粉，而且产品的回收率不高，通常不超过88％。产品中还含有大量的Fe、Si、Al等杂质，纯度欠佳。

电解法的优点是产品纯度高，铬含量大于99.5％。缺点是生产过程中电耗大、污染严重，生产成本高。由于电解铬过程中含氧高，需要建立相应的高温氢气脱氧炉才能得到高质量的产品，因此投资大，使用范围小。

而采用廉价的碳粉替代铝粉还原二氧化二铬，不仅大大减少杂质的引入，同时可以提高产品的回收率达到98％以上，降低生产成本。碳还原的化学反应方程式如下：

Cr₂O₃+3C＝2Cr+3CO↑

专利号为200310103510的发明专利提出了一种用碳粉还原的“金属铬的生产方法”，采用一步法生产金属铬，优点是可生产铬含量大于99.0％、碳含量小于0.02％、氧含量小于0.5％的优质金属铬。不足之处是对原料的质量要求较高，只能加工纯度在99％以上的三氧化二铬，产品规格单一。由于整个生产过程中都要使用真空炉，因此生产能力小，工作效率低，不适应工业化生产。

发明内容

本发明的目的是提供一种碳还原二步法生产金属铬的方法，做到能加工纯度为94-99.5％的三氧化二铬，提高生产规模和工作效率，实现工业化生产。

本发明的生产步骤如下：

1、初步碳还原处理工序

按重量比将纯度为94-99.5％三氧化二铬100份与碳粉25-44份研磨混合，边搅拌均匀边加入2份淀粉和1份水，压制成φ15-25的小球，放入高温炉中进行初步碳还原处理，生成铬碳熔体。

2、粉碎、配料、压坯、干燥工序

将铬碳熔体粉碎成80-200目的细粉，测定其中碳的含量，依据测定的碳含量计算出熔体中碳的总重量，按照氧∶碳＝1∶33的比例往熔体中加入纯度为99％、粒度为200目的三氧化二铬，并加入重量为熔体重量2％的淀料和1％的水，充分搅拌后压坯、干燥。

3、真空或氩气条件下进化第二步碳还原处理工序

将干燥后的坯块放入真空高温炉中，在真空度20-200pa、炉温1300-1600℃状态下保温10-15小时，降温出炉；或将坯块放入充有氩气的高温炉中，升温至2000℃熔化、保温2小时，浇铸成块、冷却后出炉。

所述的高温炉为电弧炉、等离子炉、中频炉、高频炉、电阻炉、回转炉中的一种。所述的真空高温炉为真空电弧炉、等离子炉、真空中频炉、真空高频炉、真空电阻炉中的一种。

与已有技术相比，本发明的特点是第一步用电弧炉、或等离子炉、回转炉等进行初步碳还原处理，生成含碳量5％左右的铬碳熔体，第二步根据熔体中碳的含量，计算出新加入的三氧化二铬重量，将铬碳熔体和新加入的三氧化二铬一起拌匀，压坯、干燥后放入真空高温炉中，在1300-2000℃下进行还原。本发明能生产出纯度为94-99.5％的多种规格金属铬产品，生产能力大，工作效率高，从而达到工业化生产的目的。

具体实施方式

实施例一

将纯度为99％的三氧化二铬100kg、碳粉40kg研磨混合，边搅拌均匀边加入2kg淀粉和1kg水，压制成φ15-25的小球，放入电弧炉中，在1400-1450℃炉温下处理2-4小时，冷却后得到铬碳熔体，将其粉碎成200目的细粉，测定其中碳的含量，依据测定的碳含量计算熔体中碳的总重量，按照氧∶碳＝1∶33的比例往熔体中加入纯度为99％、粒度为200目的三氧化二铬，并加入重量为熔体重量2％的淀粉和1％的水，充分拌匀后压坯、干燥，将干燥后的坯块放入真空高温炉中，在真空度20Pa、炉温1450-1500℃状态下保温14小时，降温后出炉。

经检测，产品的主要化学成份如下：

Cr：99.12％  O：≤0.5％  C：≤0.02％

Al：≤0.002％

实施例二

与例一基本相同，不同之处是在初步碳还原阶段，三氧化二铬的纯度为99.5％，与三氧化二铬混合的碳粉是44kg，在第二阶段将铬碳熔体粉碎成120目的细粉，真空高温炉的炉温为1500-1600℃，本实施例可得到纯度为99.5的金属铬。

实施例三

与例一基本相同，不同之处是在初步碳还原阶段，三氧化二铬的纯度为94％，与三氧化二铬混合的碳粉是35kg，在第二阶段将铬碳熔体粉碎成80目的细粉，真空高温炉的炉温为1300-1400℃。本实施例能得到纯度为94％的金属铬。

实施例四

将纯度为99％的三氧化二铬100kg、碳粉25kg研磨混合，边搅拌均匀边加入2kg淀粉和1kg水，压制成φ15-25的小球，放入氩气等离子炉中，在1400-1450℃炉温下处理2小时，冷却后得到铬碳熔体，将其粉碎成200目的细粉，测定其中碳的含量，依据测定的碳含量计算熔体中碳的总重量，按照氧∶碳＝1.33的比例往熔体中加入纯度为99％、粒度为200目的三氧化二铬，并加入重量为熔体重量2％的淀粉和1％的水，充分拌匀后压坯、干燥；将干燥后的坯块放入真空高温炉中，在真空度200Pa、炉温1550-1600℃状态下保温15小时，浇铸成块，冷却后出炉。

经检测，产品的主要化学成份如下：

Cr：99.5％  O：≤0.18％  C：≤0.01％

实施例五

将纯度为99％的三氧化二铬100kg、碳粉40kg研磨混合，边搅拌均匀边加入2kg淀粉和1kg水，压成φ15-15的小球，在还原气氛的回转炉中，在1400-1450℃炉温下处理4小时，冷却后得到铬碳熔体，将其粉碎成200目的细粉，测定其中碳的含量，依据测定的碳含量计算熔体中碳的总重量，按照氧∶碳＝1.33的比例往熔体中加入纯度为99％、粒度为200目的三氧化二铬，并加入重量为熔体重量2％的淀粉和1％的水，充分拌匀后压坯、干燥；将干燥后的坯块放入充有氩气的高温炉中，升温至2000℃熔化、保温2小时，浇铸成块，冷却后出炉。

经检测，产品的主要化学成份如下：

Cr＝95％  O：≤0.7％  C：≤0.9％

本实施例的生产速度最快，工作效率最高，但产品质量稍差。

Claims (3)

1.一种碳还原二步法生产金属铬的方法，其特征是生产步骤如下：

a、初步碳还原处理工序

按重量比将纯度为94-99.5％的三氧化二铬100份与碳粉25-44份研磨混合，边搅拌均匀边加入2份淀粉和1份水，压制成φ15-25的小球，放入高温炉中进行初步还原处理，生成铬碳溶体；

b、粉碎、配料、压坯、干燥工序

将铬碳熔体粉碎成80-200目的细粉，测定其中碳的含量，依据测定的碳含量计算出熔体中碳的总重量，按照氧∶碳＝1∶33的比例往熔体中加入纯度为99％、粒度为200目的三氧化二铬，并加入重量为熔体重量2％的淀粉和1％的水，充分拌匀后压坯、干燥；

c、真空或氩气条件下进入第二步碳还原处理工序

将干燥后的坯块放入真空高温炉中，在真空度20-200pa、炉温1300-1600℃状态下保温14-15小时，降温后出炉；或将坯块放入充有氩气的高温炉中，升温至2000℃熔化，保温2小时，浇铸成块，冷却后出炉。

2.根据权利要求1所述的生产金属铬的方法，其特征在于所述的高温炉为电弧炉，等离子炉、中频炉、高频炉、电阻炉、回转炉中的一种。

3.根据权利要求1所述的生产金属铬的方法，其特征在于所述的真空高温炉为真空电弧炉、等离子炉、真空中频炉、真空高频炉、真空电阻炉中的一种。