CN103468937A

CN103468937A - 一种铬铁矿氧化球团矿及其制备方法

Info

Publication number: CN103468937A
Application number: CN2013103559535A
Authority: CN
Inventors: 付国伟; 邬虎林; 吕志义; 白晓光; 沈茂森; 张永; 李玉柱; 刘周利; 赵永红
Original assignee: Baotou Iron and Steel Group Co Ltd
Current assignee: Baotou Iron and Steel Group Co Ltd; Inner Mongolia Baotou Steel Union Co Ltd
Priority date: 2013-08-15
Filing date: 2013-08-15
Publication date: 2013-12-25
Anticipated expiration: 2033-08-15
Also published as: CN103468937B

Abstract

本发明公开了一种铬铁矿氧化球团矿，其原料按照重量百分比包括：第一铬铁矿40%～60%，第二铬铁矿10%～15%，第三铬铁矿25%～50%，膨润土1%～2%，冶金焦粉1%～2%，白云石0.5%～2%。本发明还公开了一种铬铁矿氧化球团矿的制备方法，制备的铬铁矿氧化球团矿具有良好的成球性、较高的强度及优良的冶炼性能。

Description

一种铬铁矿氧化球团矿及其制备方法

技术领域

本发明涉及铬铁矿物造块技术领域，特别是涉及一种铬铁矿氧化球团矿及其制备方法。

背景技术

铬是一种具有重要战略意义的金属，在自然界总是与铁共生形成铬铁尖晶石（FeO·Cr₂O₃），其矿物学名称是铬铁矿（戴维、舒利.铁合金冶金工程，北京：冶金工业出版社，1999，92：121～122）。在冶金工业中，铬铁矿石主要用来生产铬铁合金和金属铬。铬铁合金作为炼钢添加料用于生产多种高强度、耐腐蚀、耐氧化的特种钢，广泛用于航空、汽车、造船、军工部门。随着不锈钢产品的发展，冶金工业对铬铁矿的需求比例还将提高（刘元根.西藏铬铁矿资源的合理开采和利用会议，冶金矿山设计与建设，1996，(5)：9）。随着我国对铬资源需求的快速增长及对进口的依赖性越来越强烈，铬矿的供应日趋紧张，而且富矿、块矿不断减少，粉矿和经富选的精矿比例增加，块矿与粉矿的价差也将越来越大。另外，块状铬矿在长途运输过程中也有破碎（贾振海.粉状铬矿的预处理技术，铁合金，1989，(3)：39～40）。在冶炼高碳铬铁过程中，粉矿过多会使炉料透气性变差，炉况恶化，严重影响各项技术经济指标（杨世明.我国铬铁生产发展中的问题与思路，铁合金，1996，(3)：50）。因此，如何利用廉价粉矿，加强铬矿粉的造块是降低我国铬系铁合金生产成本、提高铬系铁合金市场竞争力的有效措施之一。

目前我国铬矿粉造块方式主要有压块、预热预还原球团及烧结法三种工艺，在这三种主要的方法中，压块法虽然工艺过程比较简单、生产运行成本低及环境较为改善，但产品仍然属于生料，其高温冶炼性能不如预热预还原球团法和烧结法；预热预还原球团法由于工艺复杂，采用的生产厂家不多；铬铁矿烧结亦有一定的难度，烧结过程燃耗高，烧结矿强度差、产量低。

发明内容

本发明的目的是提供一种铬铁矿氧化球团矿及其制备方法，以解决现有铬铁矿造块技术中存在的所造块物高温冶炼性能差、强度低的问题。

技术方案具体如下：

一种铬铁矿氧化球团矿，其原料按照重量百分比包括：第一铬铁矿40%～60%，第二铬铁矿10%～15%，第三铬铁矿25%～50%，膨润土1%～2%，冶金焦粉1%～2%，白云石0.5%～2%。

进一步：所述第一铬铁矿的化学成分按照重量百分比包括：Cr₂O₃为39.5～42.2%，FeO为26.2～28.7%，MgO为8.5～10.1%，CaO为0.8～1.4%，Al₂O₃为13.6～16.7%，SiO₂为2.5～5.1%，S为0.001～0.009%，P为0.002～0.007%；所述第一铬铁矿中粒度≤4mm的粉矿占所述第一铬铁矿总重量的百分比至少为95%。

进一步：所述第二铬铁矿的化学成分按照重量百分比包括：Cr₂O₃为37.7～39.5%，FeO为13.1～16.4%，MgO为19.5～21.1%，CaO为1.3～1.8%，Al₂O₃为8～10%，SiO₂为10～11.2%，S为0.01～0.03%，P为0.001～0.003%；所述第二铬铁矿中粒度≤5mm的粉矿占所述第二铬铁矿总重量的百分比至少为90%。

进一步：所述第三铬铁矿的化学成分按照重量百分比包括：Cr₂O₃为45.8～47.4%，FeO为15.9～17.1%，MgO为16.7～18.3%，CaO为0.5～1.0%，Al₂O₃为7.7～9.6%，SiO₂为8.4～10.5%，S为0.01～0.03%，P为0.001～0.003%；所述第三铬铁矿中粒度≤2mm的粉矿占所述第三铬铁矿总重量的百分比至少为90%。

进一步：所述冶金焦粉按照重量百分比包括：固定碳含量≥79%，硫含量≤0.7%，磷含量≤0.02%；所述白云石按照重量百分比包括：CaO含量≥28%，MgO含量≥19%。

进一步：组份按照重量百分比计，所述第一铬铁矿为40%，所述第二铬铁矿为10%，所述第三铬铁矿为50%，所述膨润土为1%，所述冶金焦粉为1.5%，所述白云石为0.5%。

一种铬铁矿氧化球团矿的制备方法，包括以下步骤：

在含铬原料中按照重量百分比加入1%～2%的钠基膨润土、1%～2%的冶金焦粉及0.5%～2%的白云石，混合得到混合料；所述含铬原料的组份按照重量百分比包括：第一铬铁矿40%～60%，第二铬铁矿10%～15%，第三铬铁矿25%～50%；

将所述混合料润磨为细粉，造球得到生球；

将所述生球经干燥、预热、焙烧、均热，得到铬铁矿氧化球团矿。

进一步：所述干燥的条件：温度为450～600℃，时间为5～10min；所述预热的条件：温度为1150～1250℃，时间为5～10min；所述焙烧的条件：温度为1300～1350℃，时间为5～10min；所述均热的条件：温度为1200～1250℃，时间为4～8min。

进一步：所述第一铬铁矿的化学成分按照重量百分比包括：Cr₂O₃为39.5～42.2%，FeO为26.2～28.7%，MgO为8.5～10.1%，CaO为0.8～1.4%，Al₂O₃为13.6～16.7%，SiO₂为2.5～5.1%，S为0.001～0.009%，P为0.002～0.007%；所述第一铬铁矿中粒度≤4mm的粉矿占所述第一铬铁矿总重量的百分比至少为95%；

所述第二铬铁矿的化学成分按照重量百分比包括：Cr₂O₃为37.7～39.5%，FeO为13.1～16.4%，MgO为19.5～21.1%，CaO为1.3～1.8%，Al₂O₃为8～10%，SiO₂为10～11.2%，S为0.01～0.03%，P为0.001～0.003%；所述第二铬铁矿中粒度≤5mm的粉矿占所述第二铬铁矿总重量的百分比至少为90%；

所述第三铬铁矿的化学成分按照重量百分比包括：Cr₂O₃为45.8～47.4%，FeO为15.9～17.1%，MgO为16.7～18.3%，CaO为0.5～1.0%，Al₂O₃为7.7～9.6%，SiO₂为8.4～10.5%，S为0.01～0.03%，P为0.001～0.003%；所述第三铬铁矿中粒度≤2mm的粉矿占所述第三铬铁矿总重量的百分比至少为90%。

进一步：按照重量百分比计，所述第一铬铁矿为40%，所述第二铬铁矿为10%，所述第三铬铁矿50%，所述膨润土1%，所述冶金焦粉1.5%，所述白云石0.5%。

本发明的有益效果：

1、本发明通过对铬铁矿粉进行润磨预处理，改变了其粒度粗、表面活性差的属性，从而使其具有了良好的成球性。

2、铬铁矿中的铬以铬尖晶石形态存在，其熔点高，难以焙烧造块，本发明通过配加白云石增加液相生成量及球团内配碳燃烧放热来提高氧化球团矿强度，制备出一种适宜于电炉冶炼高碳铬铁的新的优质炉料—铬铁矿氧化球团矿。

3、本发明制备的铬铁矿氧化球团矿，以下成分按照重量百分数的含量：Cr₂O₃≥40%，MgO≥12%，Cr₂O₃/∑FeO≥2.0（Cr₂O₃的重量与全铁的重量比值大于等于2.0）。

4、本发明制备的铬铁矿氧化球团矿抗压强度≥1800N/P（P指个球铬铁矿氧化球团矿）。

附图说明

图1铬铁矿氧化球团矿制备方法的工艺流程图。

具体实施方式

以下结合附图和实施例对本发明作进一步说明。

如图1所示，铬铁矿氧化球团矿的制备方法如下：

S1：按照重量百分比，在含铬原料中加入1%～2%的膨润土、1%～2%的冶金焦粉及0.5%～2%的白云石充分混匀，得到混合料。优选的，膨润土为钠基膨润土。

S2：将混合料润磨为细粉，其中粒径为200目的粉末占总细粉体积的80%±2%，造球得到生球。

S3：生球在温度为450～600℃条件下干燥，干燥时间为5～10min，得到干球。

S4：干球在温度为1150～1250℃条件下预热，预热时间为5～10min，得到预热球。

S5：预热球在温度为1300～1350℃条件下焙烧，焙烧时间为5～10min，得到焙烧球。

S6：焙烧球在温度为1200～1250℃条件下均热，均热时间为4～8min，得到铬铁矿氧化球团矿成品球团。

含铬原料为南非铬铁粉矿（第一铬铁矿）与巴基斯坦铬铁粉矿（第二铬铁矿）、土耳其铬铁粉矿（第三铬铁矿）的混合铬铁粉矿，各组分的重量百分数为：南非铬铁粉矿40%～60%，巴基斯坦铬铁粉矿10%～15%，土耳其铬铁粉矿25%～50%。

南非铬铁粉矿的化学成分按照重量百分比包括：Cr₂O₃为39.5～42.2%，FeO为26.2～28.7%，MgO为8.5～10.1%，CaO为0.8～1.4%，Al₂O₃为13.6～16.7%，SiO₂为2.5～5.1%，S为0.001～0.009%，P为0.002～0.007%。南非铬铁粉矿粒度≤4mm的占总重量的95%以上。

巴基斯坦铬铁粉矿的化学成分按照重量百分比包括：Cr₂O₃为37.7～39.5%，FeO为13.1～16.4%，MgO为19.5～21.1%，CaO为1.3～1.8%，Al₂O₃为8～10%，SiO₂为10～11.2%，S为0.01～0.03%，P为0.001～0.003%。巴基斯坦铬铁粉矿粒度≤5mm的占总重量的90%以上。

土耳其铬铁粉矿的化学成分按照重量百分比包括：Cr₂O3为45.8～47.4%，FeO为15.9～17.1%，MgO为16.7～18.3%，CaO为0.5～1.0%，Al₂O₃为7.7～9.6%，SiO₂为8.4～10.5%，S为0.01～0.03%，P为0.001～0.003%。土耳其铬铁粉矿粒度≤2mm的占总重量的90%以上。

冶金焦粉按照重量百分比包括：固定碳含量在79%以上，硫含量≤0.7%，磷含量≤0.02%。

白云石按照重量百分比包括：CaO含量≥28%，MgO含量≥19%。

膨润土按照重量百分比包括：SiO₂含量≥63%，Na₂O含量≥2%。

下面通过实施例来进一步说明本发明的具体实施方式，但本发明的具体实施方式不局限于以下实施例。

各实施例中原料化学成分及制备的球团矿原料组成、化学成分、相关性能及矿物组成见表1～8。

表1含铬原料化学成分（%）

表2膨润土、白云石化学成分（%）

表3冶金焦粉化学成分（%）

实施例	灰分	挥发分	固定碳	S	P
						实施例1、2	10.89	10.04	79.07	0.57	0.014
实施例3			79.32	0.63	0.011
						实施例4			79.53	0.49	0.009

表4球团矿主要原料组成、化学成分（%）

表5生球及成品球的性能

注：生抗：生球的抗压强度；干抗：干球的抗压强度。

为考察成品球在电炉中的还原行为，参照铁矿冶金性能检测方法GB/T13240-91，对其冶金性能进行了模拟研究，包括还原性（RI），还原膨胀率（RSI），低温还原分化率（RDI），结果如表6所示。

表6成品球的冶金性能

由表6可知：成品球团的还原度仅45～48%左右，表明球团矿中只有部分铁氧化物发生了还原，而含铬氧化物在900℃的低温还原条件下很难还原，但球团还原膨胀率小，只有2.5～4%左右，而且还原粉化率RDI+3.15大于96.5%，说明还原过程将具有较好的强度。

成品球团中矿物成分体积比如表7所示。

表7球团矿的矿物组成（V/V）

实施例	富镁铬铁矿	贫镁铬铁矿	橄榄石	硅酸盐相	孔隙
						实施例1	50	5	3	7	35
实施例2	55	3～4	3～4	7	30
						实施例3	54	5	3～4	7	30
实施例4	46	5	3～4	10	35

由表7可知：铬铁矿氧化球团主要由富镁铬铁矿、贫镁铬铁矿、各种橄榄石等矿物组成，铬铁矿氧化球团的固结以铬铁尖晶石、镁铬尖晶石、镁铝尖晶石再结晶固结为主，橄榄石等液相固结为辅，球团结构均匀，气孔率适中，强度好。

将实施例制备的铬铁矿氧化球团用以熔炼铬铁合金，条件为：焦粉配比35%，熔炼温度1800℃，熔炼时间15min。其效果如表8所示。

表8铬铁矿氧化球团熔炼铬铁合金效果

由表8可知：铬铁矿氧化球团熔炼铬铁合金效果明显，其合金产率、铬品位及铬回收率较高。

从表4～8可以看出，本发明成功解决了铬铁矿粉难以造块的技术难题，克服了生矿直接入炉的种种弊端，同时本发明显著改善了铬铁矿在电炉中冶0炼铬铁合金的还原性能和熔炼性能，有利于冶炼中降低焦炭及电力消耗，提高金属收得率。总之，本发明实现了利用廉价铬铁粉矿进行造块，降低了我国铬系铁合金生产成本、提高铬系铁合金市场竞争力。

Claims

1.一种铬铁矿氧化球团矿，其特征在于，按照重量百分比包括：第一铬铁矿40%～60%，第二铬铁矿10%～15%，第三铬铁矿25%～50%，膨润土1%～2%，冶金焦粉1%～2%，白云石0.5%～2%。

2.如权利要求1所述的铬铁矿氧化球团矿，其特征在于，所述第一铬铁矿的化学成分按照重量百分比包括：Cr₂O₃为39.5～42.2%，FeO为26.2～28.7%，MgO为8.5～10.1%，CaO为0.8～1.4%，Al₂O₃为13.6～16.7%，SiO₂为2.5～5.1%，S为0.001～0.009%，P为0.002～0.007%；所述第一铬铁矿中粒度≤4mm的粉矿占所述第一铬铁矿总重量的百分比至少为95%。

3.如权利要求1所述的铬铁矿氧化球团矿，其特征在于，所述第二铬铁矿的化学成分按照重量百分比包括：Cr₂O₃为37.7～39.5%，FeO为13.1～16.4%，MgO为19.5～21.1%，CaO为1.3～1.8%，Al₂O₃为8～10%，SiO₂为10～11.2%，S为0.01～0.03%，P为0.001～0.003%；所述第二铬铁矿中粒度≤5mm的粉矿占所述第二铬铁矿总重量的百分比至少为90%。

4.如权利要求1所述的铬铁矿氧化球团矿，其特征在于，所述第三铬铁矿的化学成分按照重量百分比包括：Cr₂O₃为45.8～47.4%，FeO为15.9～17.1%，MgO为16.7～18.3%，CaO为0.5～1.0%，Al₂O₃为7.7～9.6%，SiO₂为8.4～10.5%，S为0.01～0.03%，P为0.001～0.003%；所述第三铬铁矿中粒度≤2mm的粉矿占所述第三铬铁矿总重量的百分比至少为90%。

5.如权利要求1所述的铬铁矿氧化球团矿，其特征在于，所述冶金焦粉按照重量百分比包括：固定碳含量≥79%，硫含量≤0.7%，磷含量≤0.02%；所述白云石按照重量百分比包括：CaO含量≥28%，MgO含量≥19%。

6.如权利要求1～5任一项权利要求所述的铬铁矿氧化球团矿，其特征在于，组份按照重量百分比计，所述第一铬铁矿为40%，所述第二铬铁矿为10%，所述第三铬铁矿为50%，所述膨润土为1%，所述冶金焦粉为1.5%，所述白云石为0.5%。

7.一种铬铁矿氧化球团矿的制备方法，包括以下步骤：

将所述混合料润磨为细粉，造球得到生球；

8.如权利要求7所述的铬铁矿氧化球团矿的制备方法，其特征在于，所述干燥的条件：温度为450～600℃，时间为5～10min；所述预热的条件：温度为1150～1250℃，时间为5～10min；所述焙烧的条件：温度为1300～1350℃，时间为5～10min；所述均热的条件：温度为1200～1250℃，时间为4～8min。

9.如权利要求7所述的铬铁矿氧化球团矿的制备方法，其特征在于，所述第一铬铁粉矿的化学成分按照重量百分比包括：Cr₂O₃为39.5～42.2%，FeO为26.2～28.7%，MgO为8.5～10.1%，CaO为0.8～1.4%，Al₂O₃为13.6～16.7%，SiO₂为2.5～5.1%，S为0.001～0.009%，P为0.002～0.007%；所述第一铬铁矿中粒度≤4mm的粉矿占所述第一铬铁矿总重量的百分比至少为95%；

所述第二铬铁粉矿的化学成分按照重量百分比包括：Cr₂O₃为37.7～39.5%，FeO为13.1～16.4%，MgO为19.5～21.1%，CaO为1.3～1.8%，Al₂O₃为8～10%，SiO₂为10～11.2%，S为0.01～0.03%，P为0.001～0.003%；所述第二铬铁矿中粒度≤5mm的粉矿占所述第二铬铁矿总重量的百分比至少为90%；

所述第三铬铁粉矿的化学成分按照重量百分比包括：Cr₂O₃为45.8～47.4%，FeO为15.9～17.1%，MgO为16.7～18.3%，CaO为0.5～1.0%，Al₂O₃为7.7～9.6%，SiO₂为8.4～10.5%，S为0.01～0.03%，P为0.001～0.003%；所述第三铬铁矿中粒度≤2mm的粉矿占所述第三铬铁矿总重量的百分比至少为90%。

10.如权利要求7、8或9所述的铬铁矿氧化球团矿的制备方法，其特征在于，按照重量百分比计，所述第一铬铁矿为40%，所述第二铬铁矿为10%，所述第三铬铁矿50%，所述膨润土1%，所述冶金焦粉1.5%，所述白云石0.5%。