CN105969978B - 制备铬铁合金的系统和方法 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了制备铬铁合金的系统和方法，系统包括：混合成型装置，其具有含碳物料入口、硅石入口、助熔剂入口、粘结剂入口、铬铁矿粉入口、水入口和混合湿球团出口；球团干燥装置，其具有混合湿球团入口和烘干球团出口；转底炉，其内沿着炉底转动方向依次形成布料区、预热区、还原区和出料区，在布料区设置烘干球团入口，出料区设置固体还原产物出口；冷却酸浸装置，其具有固体还原产物入口、稀酸入口、浸出残渣出口和浸出液出口；浸出渣干燥装置，其具有浸出残渣入口和干燥渣出口；熔炼装置，其具有干燥渣入口、铬铁合金出口和炉渣出口。该系统可以在拓展铬铁合金的原料来源的同时降低铬铁合金的生产成本。

Description

制备铬铁合金的系统和方法
技术领域
本发明属于冶金技术领域，具体而言，本发明涉及一种制备铬铁合金的系统和方法。
背景技术
铬在自然界中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。在冶金工业上，铬铁矿主要用来生产铬铁合金。铬铁合金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，如不锈钢、耐酸钢、耐热钢、滚珠轴承钢、弹簧钢、工具钢等。用于冶炼铬铁合金的铬铁矿石，除Cr2O3品位是衡量质量指标外，铬铁比也是一项重要指标。因为铬铁比值低的矿石或精矿，即使其Cr2O3的品位较高，也很难炼出高标号的铬铁合金。冶金级铬铁一般要求Cr2O3/FeO的比值大于2.5。
在铬铁矿冶金工业中，由于硬块铬铁矿供应困难(只占资源总量的20％)，这就迫使各厂家将眼光转向对廉价粉矿的应用上。因此，现有的制备铬铁合金的技术有待进一步改进。
发明内容
本发明旨在至少在一定程度上解决相关技术中的技术问题之一。为此，本发明的一个目的在于提出一种制备铬铁合金的系统和方法，该系统打破了本领域中对铬铁合金生产原料的限制，从而解决了贫铬铁矿无法有效利用的难题，进而可以在拓展铬铁合金的原料来源的同时降低铬铁合金的生产成本。
在本发明的一个方面，本发明提出了一种制备铬铁合金的系统。根据本发明的实施例，该系统包括：
混合成型装置，所述混合成型装置具有含碳物料入口、硅石入口、助熔剂入口、粘结剂入口、铬铁矿粉入口、水入口和混合湿球团出口；
球团干燥装置，所述球团干燥装置具有混合湿球团入口和烘干球团出口，所述混合湿球团入口与所述混合湿球团出口相连；
转底炉，所述转底炉内沿着炉底转动方向依次形成布料区、预热区、还原区和出料区，在所述布料区设置有烘干球团入口，所述出料区设置有固体还原产物出口，所述烘干球团入口与所述烘干球团出口相连；
冷却酸浸装置，所述冷却酸浸装置具有固体还原产物入口、稀酸入口、浸出残渣出口和浸出液出口，所述固体还原产物入口和所述固体还原产物出口相连；
浸出渣干燥装置，所述浸出渣干燥装置具有浸出残渣入口和干燥渣出口，所述浸出残渣入口与所述浸出残渣出口相连；
熔炼装置，所述熔炼装置具有干燥渣入口、铬铁合金出口和炉渣出口，所述干燥渣入口与所述干燥渣出口相连。
由此，根据本发明实施例的制备铬铁合金的系统采用转底炉对含有含碳物料、硅石、助熔剂、粘结剂与铬铁矿粉的烘干球团进行还原焙烧处理，通过严格控制转底炉内还原区的温度和气氛等条件来实现铬铁矿粉中铁氧化物和铬氧化物的选择性还原，使得铬铁矿粉中大部分铁氧化物被还原为金属铁和碳化铁，而少部分铬氧化物被还原为碳化铬，然后所得固体还原产物进行酸浸处理，其中金属铁和碳化铁被酸液溶解而进入浸出液中，而三氧化二铬和碳化铬不溶于酸液中而进入浸出残渣中，从而可以显著提高浸出残渣中的铬铁比(铬铁比大于3)，同时经还原焙烧和酸浸后的浸出残渣的反应性好，进而经后续高温熔炼处理很容易就可以实现铬铁合金与炉渣的分离，即可得到铬含量较高的铬铁合金，另外较传统的采用冶金级铬铁矿(铬铁比大于2.5)生产铬铁合金相比，本发明的铬铁原料来源门槛更低，打破了本领域中对铬铁合金生产原料的限制，从而解决了贫铬铁矿无法有效利用的难题，进而可以在拓展铬铁合金的原料来源的同时降低铬铁合金的生产成本。
另外，根据本发明上述实施例的制备铬铁合金的系统还可以具有如下附加的技术特征：
在本发明的一些实施例中，所述转底炉的水平截面为圆环形，并且所述还原区的圆环夹角大于100度。由此，可以使得铬铁矿粉中大部分铁氧化物被还原为金属铁和碳化铁，从而提高后续过程中所得残渣中的铬铁比，进而可以得到铬品位较高的铬铁合金。
在本发明的一些实施例中，所述转底炉设有烟气出口，所述烟气出口与所述浸出渣干燥装置相连。由此，可以显著降低能源成本。
在本发明的再一个方面，本发明提出了一种制备铬铁合金的方法。根据本发明的实施例，该方法包括：
(1)将含碳物料、硅石、助熔剂、粘结剂、铬铁矿粉和水供给至所述混合成型装置进行混合成型处理，以便得到混合湿球团；
(2)将所述混合湿球团供给至所述球团干燥装置进行干燥处理，以便得到烘干球团；
(3)将所述烘干球团供给至所述转底炉中进行选择性还原，以便得到固体还原产物和烟气；
(4)将稀酸和所述固体还原产物供给至所述冷却酸浸装置进行酸浸处理，以便得到浸出残渣和浸出液；
(5)将所述浸出残渣供给至所述浸出渣干燥装置进行干燥处理，以便得到干燥渣；
(6)将所述干燥渣供给至所述熔炼装置进行高温熔炼，以便得到铬铁合金和炉渣。
由此，根据本发明实施例的制备铬铁合金的方法采用转底炉对含有含碳物料、硅石、助熔剂、粘结剂与铬铁矿粉的烘干球团进行还原焙烧处理，通过严格控制转底炉内还原区的温度和气氛等条件来实现铬铁矿粉中铁氧化物和铬氧化物的选择性还原，使得铬铁矿粉中大部分铁氧化物被还原为金属铁和碳化铁，而少部分铬氧化物被还原为碳化铬，然后所得固体还原产物进行酸浸处理，其中金属铁和碳化铁被酸液溶解而进入浸出液中，而三氧化二铬和碳化铬不溶于酸液中而进入浸出残渣中，从而可以显著提高浸出残渣中的铬铁比(铬铁比大于3)，同时经还原焙烧和酸浸后的浸出残渣的反应性好，进而经后续高温熔炼处理很容易就可以实现铬铁合金与炉渣的分离，即可得到铬含量较高的铬铁合金，另外较传统的采用冶金级铬铁矿(铬铁比大于2.5)生产铬铁合金相比，本申请的铬铁原料来源门槛更低，打破了本领域中对铬铁合金生产原料的限制，从而解决了贫铬铁矿无法有效利用的难题，进而可以在拓展铬铁合金的原料来源的同时降低铬铁合金的生产成本。
另外，根据本发明上述实施例的制备铬铁合金的方法还可以具有如下附加的技术特征：
在本发明的一些实施例中，在步骤(1)中，所述铬铁矿粉中铬铁比为1～3。
在本发明的一些实施例中，所述铬铁矿粉中的粒径不大于0.074mm的占50wt％以上。由此，可以显著提高铬铁矿粉与碳的接触面积，从而提高铁氧化物的还原效率。
在本发明的一些实施例中，所述含碳物料的添加量为还原铁氧化物及三氧化二铬所需化学计量碳要求的1.0～1.5倍，若含碳物料添加量高于化学计量要求的1.5倍则会增加反应阻力且造成资源浪费，而低于1.0倍则影响还原效果。
在本发明的一些实施例中，所述硅石的添加量为所述铬铁矿粉重量的2～10％，所述粘结剂的添加量不高于所述铬铁矿粉重量的10％，所述助熔剂的添加量为所述铬铁矿粉重量的2～8％。由此，可以保证后续过程中制备得到铬品位较高的铬铁合金。
在本发明的一些实施例中，在步骤(1)中，所述助熔剂为含有碳酸钠和石灰石的混合物。由此，可以显著降低还原焙烧过程中的能耗。
在本发明的一些实施例中，所述助熔剂中，所述碳酸钠与所述石灰石的质量比为1：1～8。由此，可以进一步降低还原焙烧过程中的能耗。
在本发明的一些实施例中，在步骤(1)中，所述粘结剂为选自液体粘结剂和固体粘结剂中的至少一种。
在本发明的一些实施例中，在步骤(3)中，所述还原区温度不低于1300摄氏度，并且所述还原区不存在氧气，所述烘干球团在所述转底炉内停留时间不超过1h。由此，可以进一步提高还原焙烧过程中铁氧化物的还原效率，同时不会使铬过度还原。
在本发明的一些实施例中，在步骤(4)中，所述稀酸为稀硫酸，优选所述稀硫酸的质量浓度为5～12％。由此，可以显著提高酸浸效率又不会造成浪费。
在本发明的一些实施例中，所述制备铬铁合金的方法进一步包括：(7)将步骤(3)得到的所述烟气供给至步骤(5)的所述浸出渣干燥装置中作为所述浸出残渣的干燥介质。由此，可以进一步降低能源成本。
本发明的附加方面和优点将在下面的描述中部分给出，部分将从下面的描述中变得明显，或通过本发明的实践了解到。
附图说明
本发明的上述和/或附加的方面和优点从结合下面附图对实施例的描述中将变得明显和容易理解，其中：
图1是根据本发明一个实施例的制备铬铁合金的系统结构示意图；
图2是根据本发明再一个实施例的制备铬铁合金的系统中的转底炉的部分结构示意图；
图3是根据本发明又一个实施例的制备铬铁合金的系统结构示意图；
图4是根据本发明一个实施例的制备铬铁合金的方法流程示意图；
图5是根据本发明再一个实施例的制备铬铁合金的方法流程示意图。
具体实施方式
下面详细描述本发明的实施例，所述实施例的示例在附图中示出，其中自始至终相同或类似的标号表示相同或类似的元件或具有相同或类似功能的元件。下面通过参考附图描述的实施例是示例性的，旨在用于解释本发明，而不能理解为对本发明的限制。
在本发明的描述中，需要理解的是，术语“中心”、“纵向”、“横向”、“长度”、“宽度”、“厚度”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”、“内”、“外”、“顺时针”、“逆时针”、“轴向”、“径向”、“周向”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。
在本发明中，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”、“固定”等术语应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或成一体；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通或两个元件的相互作用关系，除非另有明确的限定。对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。
在本发明中，除非另有明确的规定和限定，第一特征在第二特征“上”或“下”可以是第一和第二特征直接接触，或第一和第二特征通过中间媒介间接接触。而且，第一特征在第二特征“之上”、“上方”和“上面”可是第一特征在第二特征正上方或斜上方，或仅仅表示第一特征水平高度高于第二特征。第一特征在第二特征“之下”、“下方”和“下面”可以是第一特征在第二特征正下方或斜下方，或仅仅表示第一特征水平高度小于第二特征。
在本发明的一个方面，本发明提出了一种制备铬铁合金的系统。根据本发明的实施例，参考图1，该系统包括：混合成型装置100、球团干燥装置200、转底炉300、冷却酸浸装置400、浸出渣干燥装置500和熔炼装置600。
根据本发明的实施例，混合成型装置100具有含碳物料入口101、硅石入口102、助熔剂入口103、粘结剂入口104、铬铁矿粉入口105、水入口106和混合湿球团出口107，且适于将含碳物料、硅石、助熔剂、粘结剂、铬铁矿粉和水进行混合成型处理，从而可以得到混合湿球团。
根据本发明的一个实施例，铬铁矿粉中铬铁比例可以为1～3，即铬铁矿粉中Cr2O3与FeO的质量比为1～3。由此，本发明打破了本领域中对铬铁合金生产原料的限制，从而解决了贫铬铁矿无法有效利用的难题，进而可以在拓展铬铁合金的原料来源的同时降低铬铁合金的生产成本。
根据本发明的再一个实施例，铬铁矿粉的粒径并不受特别限制，本领域技术人员可以根据实际需要进行选择，根据本发明的具体实施例，铬铁矿粉中粒径不大于0.074mm的占50wt％以上。由此，采用该粒径可以保证铬铁矿粉与碳具有充分的接触面积，从而提高铁氧化物的还原效率，进而提高后续过程中所得铬铁合金中铬的品位。
根据本发明的再一个实施例，含碳物料、硅石、助熔剂、粘结剂与铬铁矿粉的混合比例并不受特别限制，本领域技术人员可以根据实际需要进行选择，根据本发明的具体实施例，含碳物料的添加量可以为还原铁氧化物及三氧化二铬所需化学计量碳要求的1.0～1.5倍，硅石的添加量可以为铬铁矿粉重量的2～10％，粘结剂的添加量可以不高于铬铁矿粉重量的10％，助熔剂的添加量为铬铁矿粉重量的2～8％。发明人发现，采用该比例范围进行混合，不仅可以避免原料的浪费，而且可以保证后续还原过程中铁氧化物被还原为金属铁和碳化铁的还原效率。
根据本发明的又一个实施例，助熔剂的具体类型并不受特别限制，本领域技术人员可以根据实际需要进行选择，根据本发明的具体实施例，助熔剂可以为含有碳酸钠和石灰石的混合物，例如可以为碳酸钠与石灰石的质量比为1：1～8的混合物。发明人发现，该类助熔剂可以显著优于其他降低反应熔点，从而更加节约能耗。
根据本发明的又一个实施例，粘结剂的具体类型并不受特别限制，本领域技术人员可以根据实际需要进行选择，根据本发明的具体实施例，粘结剂可以为选自液体粘结剂和固体粘结剂中的至少一种，例如，液体粘结剂可以为糖蜜、水玻璃、沥青、淀粉溶液、合成树脂系列、糊晶、固体粘结剂可以为膨润土等。
根据本发明的实施例，球团干燥装置200具有混合湿球团入口201和烘干球团出口202，混合湿球团入口201与混合湿球团出口107相连，且适于将混合湿球团进行干燥处理，从而可以得到烘干球团。由此，可以显著提高后续过程中的还原焙烧效率。需要说明的是，本领域技术人员可以根据实际需要对该步骤中的干燥处理的条件进行选择。
根据本发明的实施例，转底炉300设置有烟气出口302，并且参考图2，转底炉300内沿着炉底转动方向依次形成布料区31、预热区32、还原区33和出料区34，并且在布料区31设置有烘干球团入口301，出料区34设置有固体还原产物出口303，烘干球团入口301与烘干球团出口202相连，且适于将上述所得烘干球团依次经过布料区、预热区、还原区和出料区，进行选择性还原，从而可以得到固体还原产物和烟气，根据本发明的一个具体实施例，参考图2，烟气出口302可以设置在还原区33。发明人发现，采用转底炉对含有含碳物料、硅石、助熔剂、粘结剂与铬铁矿粉的烘干球团进行还原焙烧处理，通过严格控制转底炉内还原区的温度和气氛等条件来实现铬铁矿粉中铁氧化物和铬氧化物的选择性还原，使得铬铁矿粉中大部分铁氧化物被还原为金属铁和碳化铁，而少部分铬氧化物被还原为碳化铬，从而可以显著提高后续过程中浸出残渣中的铬铁比，进而得到铬含量较高的铬铁合金。
根据本发明的一个实施例，如图2所示，转底炉300的水平截面可以为圆环形，并且还原区33的圆环夹角θ大于100度。由此，可以保证铬铁矿粉中大部分铁氧化物被还原为金属铁和碳化铁，从而经后续过程可以得到铬含量较高的铬铁合金。
根据本发明的再一个实施例，还原区温度不低于1300摄氏度，并且还原区不存在氧气，烘干球团在转底炉内停留时间不超过1h。由此，可以进一步提高铁氧化物的还原效率，同时不会使铬过度还原。
根据本发明的实施例，冷却酸浸装置400具有固体还原产物入口401、稀酸入口402、浸出残渣出口403和浸出液出口404，固体还原产物入口401和固体还原产物出口303相连，且适于将稀酸和固体还原产物进行酸浸处理，从而可以得到浸出残渣和浸出液。具体的，在转底炉中，铬铁矿粉中铁氧化物和铬氧化物的选择性还原，使得铬铁矿粉中大部分铁氧化物被还原为金属铁和碳化铁，而少部分铬氧化物被还原为碳化铬，然后所得含有金属铁、碳化铁、碳化铬和三氧化二铬的固体还原产物进行酸浸处理，其中金属铁和碳化铁被酸液溶解而进入浸出液中，而三氧化二铬和碳化铬不溶于酸液中而进入浸出残渣中，从而可以显著提高浸出残渣中的铬铁比(铬铁比大于3)，同时经还原焙烧和酸浸后的浸出残渣的反应性好，进而经后续高温熔炼处理很容易就可以实现铬铁合金与炉渣的分离，即可得到铬含量较高的铬铁合金。
根据本发明的一个实施例，稀酸可以为稀硫酸，并且该稀硫酸的质量浓度可以为5～15％。发明人发现，该浓度范围的稀硫酸可以明显优于其他浓度提高金属铁和碳化铁的酸浸效果。
根据本发明的实施例，浸出渣干燥装置500具有浸出残渣入口501和干燥渣出口502，浸出残渣入口501与浸出残渣出口403相连，且适于将上述所得到的浸出残渣进行干燥处理，从而可以得到干燥渣。由此，可以显著提高后续过程中的熔炼效率。需要说明的是，本领域技术人员可以根据实际需要对该过程中的干燥处理条件进行选择。
根据本发明的实施例，熔炼装置600具有干燥渣入口601、铬铁合金出口602和炉渣出口603，干燥渣入口601与干燥渣出口502相连，且适于将干燥渣进行高温熔炼，从而可以得到铬铁合金和炉渣，其中所得铬铁合金中铬品位为60％以上。
根据本发明实施例的制备铬铁合金的系统采用转底炉对含有含碳物料、硅石、助熔剂、粘结剂与铬铁矿粉的烘干球团进行还原焙烧处理，通过严格控制转底炉内还原区的温度和气氛等条件来实现铬铁矿粉中铁氧化物和铬氧化物的选择性还原，使得铬铁矿粉中大部分铁氧化物被还原为金属铁和碳化铁，而少部分铬氧化物被还原为碳化铬，然后所得固体还原产物进行酸浸处理，其中金属铁和碳化铁被酸液溶解而进入浸出液中，而三氧化二铬和碳化铬不溶于酸液中而进入浸出残渣中，从而可以显著提高浸出残渣中的铬铁比(铬铁比大于3)，同时经还原焙烧和酸浸后的浸出残渣的反应性好，进而经后续高温熔炼处理很容易就可以实现铬铁合金与炉渣的分离，即可得到铬含量较高的铬铁合金，另外较传统的采用冶金级铬铁矿(铬铁比大于2.5)生产铬铁合金相比，本发明的铬铁原料来源门槛更低，打破了本领域中对铬铁合金生产原料的限制，从而解决了贫铬铁矿无法有效利用的难题，进而可以在拓展铬铁合金的原料来源的同时降低铬铁合金的生产成本。
参考图3，根据本发明的实施例，烟气出口302与浸出渣干燥装置500相连，且适于将转底炉中得到的烟气供给至浸出渣干燥装置中作为浸出残渣的干燥介质使用。由此，可以显著降低能源成本。
如上所述，根据本发明实施例的制备铬铁合合金的系统可具有选自下列的优点至少之一：
根据本发明实施例的制备铬铁合合金的系统可处理贫铬铁矿，打破了冶金级铬铁矿对Cr2O3/FeO的比值的限制，使目前技术条件下不能作为冶金原料利用的贫铬铁矿得到了有效的利用；
根据本发明实施例的制备铬铁合合金的系统可更高效处理冶金级铬铁矿，提高Cr2O3/FeO的比值，得到高铬含量的预处理酸浸渣；
根据本发明实施例的制备铬铁合合金的系统中经过还原焙烧-酸浸后所得到的浸出残渣反应性好，送入常规的熔炼炉进行熔炼，容易使铬铁块与熔炼渣发生分离，得到60％以上铬含量的铬铁块；
根据本发明实施例的制备铬铁合合金的系统通过使用特定的助熔剂，使转底炉温度比预期降低了50～100℃，从而降低了能源消耗。
在本发明的再一个方面，本发明提出了一种制备铬铁合金的方法。根据本发明的实施例，该方法包括：(1)将含碳物料、硅石、助熔剂、粘结剂、铬铁矿粉和水供给至所述混合成型装置进行混合成型处理，以便得到混合湿球团；(2)将所述混合湿球团供给至所述球团干燥装置进行干燥处理，以便得到烘干球团；(3)将所述烘干球团供给至所述转底炉中进行选择性还原，以便得到固体还原产物和烟气；(4)将稀酸和所述固体还原产物供给至所述冷却酸浸装置进行酸浸处理，以便得到浸出残渣和浸出液；(5)将所述浸出残渣供给至所述浸出渣干燥装置进行干燥处理，以便得到干燥渣；(6)将所述干燥渣供给至所述熔炼装置进行高温熔炼，以便得到铬铁合金和炉渣。发明人发现，采用转底炉对含有含碳物料、硅石、助熔剂、粘结剂与铬铁矿粉的烘干球团进行还原焙烧处理，通过严格控制转底炉内还原区的温度和气氛等条件来实现铬铁矿粉中铁氧化物和铬氧化物的选择性还原，使得铬铁矿粉中大部分铁氧化物被还原为金属铁和碳化铁，而少部分铬氧化物被还原为碳化铬，然后所得固体还原产物进行酸浸处理，其中金属铁和碳化铁被酸液溶解而进入浸出液中，而三氧化二铬和碳化铬不溶于酸液中而进入浸出残渣中，从而可以显著提高浸出残渣中的铬铁比(铬铁比大于3)，同时经还原焙烧和酸浸后的浸出残渣的反应性好，进而经后续高温熔炼处理很容易就可以实现铬铁合金与炉渣的分离，即可得到铬含量较高的铬铁合金，另外较传统的采用冶金级铬铁矿(铬铁比大于2.5)生产铬铁合金相比，本发明的铬铁原料来源门槛更低，打破了本领域中对铬铁合金生产原料的限制，从而解决了贫铬铁矿无法有效利用的难题，进而可以在拓展铬铁合金的原料来源的同时降低铬铁合金的生产成本。需要说明的是，上述针对制备铬铁合金的系统所描述的特征和优点同样适用于该制备铬铁合金的方法，此处不再赘述。
下面参考图4和5对本发明实施例的制备铬铁合金的方法进行详细描述。根据本发明的实施例，该方法包括：
S100：将含碳物料、硅石、助熔剂、粘结剂、铬铁矿粉和水供给至混合成型装置进行混合成型处理
根据本发明的实施例，将含碳物料、硅石、助熔剂、粘结剂、铬铁矿粉和水供给至混合成型装置中进行混合成型处理，从而可以得到混合湿球团。
根据本发明的一个实施例，铬铁矿粉中铬铁比例可以为1～3，即铬铁矿粉中Cr2O3与FeO的质量比为1～3。由此，本发明打破了本领域中对铬铁合金生产原料的限制，从而解决了贫铬铁矿无法有效利用的难题，进而可以在拓展铬铁合金的原料来源的同时降低铬铁合金的生产成本。
根据本发明的再一个实施例，铬铁矿粉的粒径并不受特别限制，本领域技术人员可以根据实际需要进行选择，根据本发明的具体实施例，铬铁矿粉中粒径不大于0.074mm的占50wt％以上。由此，采用该粒径可以保证铬铁矿粉与碳具有充分的接触面积，从而提高铁氧化物的还原效率，进而提高后续过程中所得铬铁合金中铬的品位。
根据本发明的再一个实施例，含碳物料、硅石、助熔剂、粘结剂与铬铁矿粉的混合比例并不受特别限制，本领域技术人员可以根据实际需要进行选择，根据本发明的具体实施例，含碳物料的添加量可以为还原铁氧化物及三氧化二铬所需化学计量碳要求的1.0～1.5倍，硅石的添加量可以为铬铁矿粉重量的2～10％，粘结剂的添加量可以不高于铬铁矿粉重量的10％，助熔剂的添加量为铬铁矿粉重量的2～8％。发明人发现，采用该比例范围进行混合，不仅可以避免原料的浪费，而且可以保证后续还原过程中铁氧化物被还原为金属铁和碳化铁的还原效率。
根据本发明的又一个实施例，助熔剂的具体类型并不受特别限制，本领域技术人员可以根据实际需要进行选择，根据本发明的具体实施例，助熔剂可以为含有碳酸钠和石灰石的混合物，例如可以为碳酸钠与石灰石的质量比为1：1～8的混合物。发明人发现，该类助熔剂可以显著优于其他降低反应熔点，从而更加节约能耗。
根据本发明的又一个实施例，粘结剂的具体类型并不受特别限制，本领域技术人员可以根据实际需要进行选择，根据本发明的具体实施例，粘结剂可以为选自液体粘结剂和固体粘结剂中的至少一种，例如，液体粘结剂可以为糖蜜、水玻璃、沥青、淀粉溶液、合成树脂系列、糊晶、固体粘结剂可以为膨润土等。
S200：将混合湿球团供给至球团干燥装置进行干燥处理
根据本发明的实施例，将混合湿球团供给至球团干燥装置进行干燥处理，从而可以得到烘干球团。由此，可以显著提高后续过程中的还原焙烧效率。需要说明的是，本领域技术人员可以根据实际需要对该步骤中的干燥处理的条件进行选择。
S300：将烘干球团供给至转底炉中进行选择性还原
根据本发明的实施例，将上述所得烘干球团依次经过布料区、预热区、还原区和出料区，进行选择性还原，从而可以得到固体还原产物和烟气。发明人发现，采用转底炉对含有含碳物料、硅石、助熔剂、粘结剂与铬铁矿粉的烘干球团进行还原焙烧处理，通过严格控制转底炉内还原区的温度和气氛等条件来实现铬铁矿粉中铁氧化物和铬氧化物的选择性还原，使得铬铁矿粉中大部分铁氧化物被还原为金属铁和碳化铁，而少部分铬氧化物被还原为碳化铬，从而可以显著提高后续过程中浸出残渣中的铬铁比，进而得到铬含量较高的铬铁合金。
根据本发明的一个实施例，还原区温度不低于1300摄氏度，并且还原区不存在氧气，烘干球团在转底炉内停留时间不超过1h。由此，可以进一步提高铁氧化物的还原效率。
S400：将稀酸和固体还原产物供给至冷却酸浸装置进行酸浸处理
根据本发明的实施例，将稀酸和上述所得到的固体还原产物供给至冷却酸浸装置进行酸浸处理，从而可以得到浸出残渣和浸出液。具体的，在转底炉中，铬铁矿粉中铁氧化物和铬氧化物的选择性还原，使得铬铁矿粉中大部分铁氧化物被还原为金属铁和碳化铁，而少部分铬氧化物被还原为碳化铬，然后所得含有金属铁、碳化铁、碳化铬和三氧化二铬的固体还原产物进行酸浸处理，其中金属铁和碳化铁被酸液溶解而进入浸出液中，而三氧化二铬和碳化铬不溶于酸液中而进入浸出残渣中，从而可以显著提高浸出残渣中的铬铁比(铬铁比大于3)，同时经还原焙烧和酸浸后的浸出残渣的反应性好，进而经后续高温熔炼处理很容易就可以实现铬铁合金与炉渣的分离，即可得到铬含量较高的铬铁合金。
根据本发明的一个实施例，稀酸可以为稀硫酸，并且该稀硫酸的质量浓度可以为5～15％。发明人发现，该浓度范围的稀硫酸可以明显优于其他浓度提高金属铁和碳化铁的酸浸效果。
S500：将浸出残渣供给至浸出渣干燥装置进行干燥处理
根据本发明的实施例，将浸出残渣供给至浸出渣干燥装置进行干燥处理，从而可以得到干燥渣。由此，可以显著提高后续过程中的熔炼效率。需要说明的是，本领域技术人员可以根据实际需要对该过程中的干燥处理条件进行选择。
S600：将干燥渣供给至熔炼装置进行高温熔炼
根据本发明的实施例，将上述所得到的干燥渣供给至熔炼装置进行高温熔炼，从而可以得到铬铁合金和炉渣，其中所得铬铁合金中铬品位为60％以上。
根据本发明实施例的制备铬铁合金的方法采用转底炉对含有含碳物料、硅石、助熔剂、粘结剂与铬铁矿粉的烘干球团进行还原焙烧处理，通过严格控制转底炉内还原区的温度和气氛等条件来实现铬铁矿粉中铁氧化物和铬氧化物的选择性还原，使得铬铁矿粉中大部分铁氧化物被还原为金属铁和碳化铁，而少部分铬氧化物被还原为碳化铬，然后所得固体还原产物进行酸浸处理，其中金属铁和碳化铁被酸液溶解而进入浸出液中，而三氧化二铬和碳化铬不溶于酸液中而进入浸出残渣中，从而可以显著提高浸出残渣中的铬铁比(铬铁比大于3)，同时经还原焙烧和酸浸后的浸出残渣的反应性好，进而经后续高温熔炼处理很容易就可以实现铬铁合金与炉渣的分离，即可得到铬含量较高的铬铁合金，另外较传统的采用冶金级铬铁矿(铬铁比大于2.5)生产铬铁合金相比，本发明的铬铁原料来源门槛更低，打破了本领域中对铬铁合金生产原料的限制，从而解决了贫铬铁矿无法有效利用的难题，进而可以在拓展铬铁合金的原料来源的同时降低铬铁合金的生产成本。
参考图5，根据本发明实施例的制备铬铁合金的方法进一步包括：
S700：将S300过程中转底炉中得到的烟气供给至S500的浸出渣干燥装置中作为浸出残渣的干燥介质使用
该步骤中，将S300过程中转底炉中得到的烟气供给至S500的浸出渣干燥装置中作为浸出残渣的干燥介质使用。由此，可以显著降低能源成本。
下面参考具体实施例，对本发明进行描述，需要说明的是，这些实施例仅仅是描述性的，而不以任何方式限制本发明。
实施例1
以铬铁矿为原料，其中，Cr2O3含量为35.47wt％，Cr2O3/FeO＝2.1，将铬铁矿磨细至-200目占65％，硅石配入量为铬铁矿重量的6％，碳的配加量按照化学计量要求的1.1倍，配入量占铬铁矿粉质量的9％的粘结剂(粘结剂含有膨润土与糖蜜)，配入占铬铁矿粉质量的3％的助熔剂(助熔剂含有石灰石及Na2CO3，并且Na2CO3与石灰石的重量比例为1：5)，物料混匀造球，得到球团直径为10～14mm的混合湿球团，所得混合湿球团干燥后得到的烘干球团布入转底炉，炉内最高温度设定为1300℃，球团在炉内还原60min后用螺旋出料机排出转底炉，将球团堆置并用质量浓度为12％的稀硫酸浸出，所得浸出残渣中Cr2O3/FeO为3.3，然后送入熔炼炉渣铁分离后，得到铬含量60％以上铬铁合金。
实施例2
以铬铁矿为原料，其中，Cr2O3含量为38.15wt％，Cr2O3/FeO＝1.95，将铬铁矿磨细至-200目占75％，硅石配入量为铬铁矿重量的8％，碳的配加量按照化学计量要求的1.2倍，配入量占铬铁矿粉质量的8％的膨润土，配入占铬铁矿粉质量的7％的助熔剂(助熔剂含有石灰石及Na2CO3，并且Na2CO3与石灰石的重量比例为1：4)，物料混匀造球，得到球团直径为10～14mm的混合湿球团，所得混合湿球团干燥后得到的烘干球团布入转底炉，炉内最高温度设定为1380℃，球团在炉内还原30min后用螺旋出料机排出转底炉，将球团堆置并用质量浓度为6％的稀硫酸浸出，所得浸出残渣中Cr2O3/FeO为3.1，然后送入熔炼炉渣铁分离后，得到铬含量60％以上铬铁合金。
在本说明书的描述中，参考术语“一个实施例”、“一些实施例”、“示例”、“具体示例”、或“一些示例”等的描述意指结合该实施例或示例描述的具体特征、结构、材料或者特点包含于本发明的至少一个实施例或示例中。在本说明书中，对上述术语的示意性表述不必须针对的是相同的实施例或示例。而且，描述的具体特征、结构、材料或者特点可以在任一个或多个实施例或示例中以合适的方式结合。此外，在不相互矛盾的情况下，本领域的技术人员可以将本说明书中描述的不同实施例或示例以及不同实施例或示例的特征进行结合和组合。
尽管上面已经示出和描述了本发明的实施例，可以理解的是，上述实施例是示例性的，不能理解为对本发明的限制，本领域的普通技术人员在本发明的范围内可以对上述实施例进行变化、修改、替换和变型。

Claims (9)

1.一种制备铬铁合金的方法，其特征在于，包括：
(1)将含碳物料、硅石、助熔剂、粘结剂、铬铁矿粉和水供给至混合成型装置进行混合成型处理，以便得到混合湿球团，所述助熔剂为含有碳酸钠和石灰石的混合物；
(2)将所述混合湿球团供给至球团干燥装置进行干燥处理，以便得到烘干球团；
(3)将所述烘干球团供给至转底炉中进行选择性还原，以便得到固体还原产物和烟气，其中，所述转底炉内沿着炉底转动方向依次形成布料区、预热区、还原区和出料区，并且所述还原区的圆环夹角大于100度；
(4)将稀酸和所述固体还原产物供给至冷却酸浸装置进行酸浸处理，以便得到浸出残渣和浸出液；
(5)将所述浸出残渣供给至浸出渣干燥装置进行干燥处理，以便得到干燥渣；
(6)将所述干燥渣供给至熔炼装置进行高温熔炼，以便得到铬铁合金和炉渣，
其中，在步骤(3)中，所述还原区温度不低于1300摄氏度，并且所述转底炉还原区不存在氧气，所述烘干球团在所述转底炉内停留时间不超过1h；
在步骤(4)中，所述稀酸为稀硫酸，所述稀硫酸的质量浓度为5～12％。
2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，在步骤(1)中，所述铬铁矿粉中铬铁比为1～3。
3.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，在步骤(1)中，所述铬铁矿粉中的粒径不大于0.074mm的占50wt％以上。
4.根据权利要求1-3中任一项所述的方法，其特征在于，在步骤(1)中，所述含碳物料的添加量为还原铁氧化物及三氧化二铬所需化学计量碳要求的1.0～1.5倍，所述硅石的添加量为所述铬铁矿粉重量的2～10％，所述粘结剂的添加量不高于所述铬铁矿粉重量的10％，所述助熔剂的添加量为所述铬铁矿粉重量的2～8％。
5.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，在步骤(1)中，所述助熔剂中，所述碳酸钠与所述石灰石的质量比为1：1～8。
6.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，在步骤(1)中，所述粘结剂为选自液体粘结剂和固体粘结剂中的至少一种。
7.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，进一步包括：
(7)将步骤(3)得到的所述烟气供给至步骤(5)的所述浸出渣干燥装置中作为所述浸出残渣的干燥介质。
8.一种实施权利要求1-7中任一项所述方法的制备铬铁合金的系统，其特征在于，所述系统包括：
混合成型装置，所述混合成型装置具有含碳物料入口、硅石入口、助熔剂入口、粘结剂入口、铬铁矿粉入口、水入口和混合湿球团出口，所述助熔剂入口用于供给含有碳酸钠和石灰石的混合物；
球团干燥装置，所述球团干燥装置具有混合湿球团入口和烘干球团出口，所述混合湿球团入口与所述混合湿球团出口相连；
转底炉，所述转底炉内沿着炉底转动方向依次形成布料区、预热区、还原区和出料区，在所述布料区设置有烘干球团入口，所述出料区设置有固体还原产物出口，所述烘干球团入口与所述烘干球团出口相连，所述转底炉的水平截面为圆环形，并且所述还原区的圆环夹角大于100度；
冷却酸浸装置，所述冷却酸浸装置具有固体还原产物入口、稀酸入口、浸出残渣出口和浸出液出口，所述固体还原产物入口和所述固体还原产物出口相连；
浸出渣干燥装置，所述浸出渣干燥装置具有浸出残渣入口和干燥渣出口，所述浸出残渣入口与所述浸出残渣出口相连；
熔炼装置，所述熔炼装置具有干燥渣入口、铬铁合金出口和炉渣出口，所述干燥渣入口与所述干燥渣出口相连。
9.根据权利要求8所述的系统，其特征在于，所述转底炉设置有烟气出口，所述烟气出口与所述浸出渣干燥装置相连。
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