CN102212691A - 一种铬镍铁合金的生产方法 - Google Patents

Abstract

一种铬镍铁合金的生产方法，公布的是铬镍铁合金的生产方法，具体是将铬矿和镍矿石采用矿热炉熔溶还原工艺，一步完成冶炼的方法。冶炼温度为1920-1980K。两种矿石中的元素在高温下熔溶。以促进还原速度。碳还原氧化铬生成Cr₃C₂的开始温度为1373K；生成Cr₇C₃的反应开始温度为1403K；而生成Cr₂₃C₆的开始温度为1448K；还原生成铬的开始温度为1523K。由铁元素还原的机理可知，氧化铁还原反应开始温度比Cr₂O₃还原反应开始温度低，由于铬与铁互相熔溶，使还原反应更易进行，同时镍矿中的铬也被还原成铬铁。此方法简化了工艺流程，合理利用镍矿中的硅成分作为铬铁溶剂。省去了单纯还原铬所需要的硅石的添加。既节约了矿产资源和大量的能源，又降低了污染。

Description

一种铬镍铁合金的生产方法

技术领域

本发明公布的是铬镍铁合金的生产方法，具体是将铬矿和镍矿石采用矿热炉熔溶还原工艺，一步完成冶炼的生产方法。

背景技术

铬镍铁合金是生产不锈钢、耐热钢、工具钢的主要原料。因用途广泛，市场需求量特别大。现有的铬镍铁合金生产的方法是，将铬矿石经过冶炼生产出铬铁材料，再将镍矿石经过冶炼生产出镍铁材料，然后再将两者混合冶炼，制成铬镍铁合金材料。在冶炼铬铁材料时还要添加一定量溶剂的硅石，而镍矿石含硅量很高，在冶炼镍铁时还得把大量的硅分离掉，不能得到合理利用。这样一来就会耗费大量的矿资源，重复冶炼又浪费了大量的能源，随之引起的多道工序中又增加了废气废水的排放。

发明内容

针对现有技术情况，本发明的目的是提供一种节省能源和矿产资源，减少排放的一步法生产铬镍铁合金的方法，以解决现有技术带来的诸多问题。

本发明的技术方案如下：

本发明是采用一步法直接冶炼出铬镍铁合金材料。采用的原料为镍矿石、铬矿石、兰炭。

原料配比

原料要求

镍矿石的氧化镍含量要≥1.8％，硅＜30％，铁＜15％，硫＜0.05％，磷＜0.07％

铬矿石的三氧化二铬含量≤40％，矿石粒度为10～100mm，粉末含量≤10％，硫＜0.05％，磷＜0.07％。

兰炭的固定炭含量≥84％，灰分＜15％。硫＜0.6％，粒度为粒5～20mm。

本发明冶炼采用矿热炉，采用连续式操作方法，将原料事先按比例配好后，经上料口将坯料均匀散布于电极的四周。冶炼时随着料面下沉及时补充材料，并保持一定的料面高度，冶炼温度为1920-1980K。

铬镍铁合金冶炼工艺与原理：

本发明采用矿热炉熔溶还原工艺一步法冶炼。将铬矿石、镍矿石、兰炭加入矿热炉中冶炼。在还原机理下，镍约843K时已经被碳还原，而氧化铁还原反应开始温度为1184K。在液态时，两种元素互熔促进还原速度，还原出来的镍铁与铬组成铬铁二元碳化物，从而大大改善氧化铬的还原条件。碳还原氧化铬生成Cr₃C₂的开始温度为1373K；生成Cr₇C₃的反应开始温度为1403K；而生成Cr₂₃C₆的开始温度为1448K；还原生成铬的开始温度为1523K。由铁元素还原的机理可知，氧化铁还原反应开始温度(T开＝1184K)比Cr₂O₃还原反应开始温度低，因此由于铬与铁互相溶解，使还原反应更易进行，同时镍矿中的铬也被还原成铬铁。此方法简化了工艺流程，直接由矿石炼制成铬镍铁合金。合理利用镍矿中的硅成分作为铬铁溶剂。省去了还原铬所需要的硅石的添加。既节约了矿产资源和大量的能源，又降低了污染。

本发明无附图

具体实施方式

实施例1

铬矿中化学成份：Cr₂O₃＝40％    FeO＝15％；镍矿中化学成份：NiO＝1.8％    FeO＝15％；铬镍铁合金化学成份：C≈8  Si≈3其余元素是Cr、Ni、Fe。铬矿中Cr₂O₃95％被还原进入合金，FeO98％被还原进入合金，镍矿中NiO98％被还原进入合金，FeO98％被还原进入合金，其余入渣。按重量比镍矿∶铬矿∶兰炭＝7∶3∶1.5配料。取10000Kg混合物料，其中镍矿石为6090Kg、铬矿石为2610Kg、兰炭为1300Kg、投入3200KVA矿熔炉中，炉温控制在1920～1980K之间。冶炼时间为4小时。还原出来并进入合金的铁、镍、铬含量分别是：

从2610Kg铬矿石还原出来并进入合金的铬和铁是：

Cr₂O₃+3C＝2Cr+3CO

2610×40％×95％×104/152＝678.60Kg

FeO+C＝Fe+CO

2610×15％×98％×56/72＝298.41Kg

从6090Kg镍矿石还原出来并进入合金的镍和铁是：

NiO+C＝Ni+CO

6090×1.8％×98％×58.69/74.69＝84.41Kg

FeO+C＝Fe+CO

6090×15％×98％×56/72＝696.29Kg

合金中铬、镍、铁占总合金量的百分比为：

$\frac{100-8-3}{100}=0.89$

产出合金总量为：

$\frac{678.60+298.41+84.41+696.29}{0.89}=1794.96\mathrm{Kg}$

实施例2

取40000Kg混合物料，其中镍矿石为24360Kg、铬矿石为10440Kg、兰炭为5200Kg、投入6500KVA矿热熔炉中，炉温控制为1920～1980K之间。冶炼时间为2.5小时。还原出来并进入合金的铁、镍、铬含量分别是：

从10440Kg铬矿石还原出来并进入合金的铬和铁是：

Cr₂O₃+3C＝2Cr+3CO

10440×40％×95％×104/152＝2714.4Kg

FeO+C＝Fe+CO

10440×15％×98％×56/72＝1193.64Kg

从24360Kg镍矿石还原出来并进入合金的镍和铁是：

NiO+C＝Ni+CO

24360×1.8％×98％×58.69/74.69＝337.66Kg

FeO+C＝Fe+CO

24360×15％×98％×56/72＝2785.16Kg

合金中铬、镍、铁占总合金量的百分比为：

$\frac{100-8-3}{100}=0.89$

产出合金总量为：

$\frac{2714.4+1193.64+337.66+2785.16}{0.89}=7899.84\mathrm{Kg}$

Claims (1)

1.一种铬镍铁合金的生产方法，其特征是；

原料配比

原料要求

镍矿石的氧化镍含量要≥1.8％，硅＜30％，铁＜15％，硫＜0.05％，磷＜0.07％，

铬矿石的三氧化二铬含量≤40％，矿石粒度为10～100mm，粉末含量≤10％，硫＜0.05％，磷＜0.07％，

兰炭的固定炭含量≥84％，灰分＜15％，硫＜0.6％，粒度为粒5～20mm，

冶炼温度为1920-1980K。