CN106086402A

CN106086402A - 一种铬铁合金的生产方法

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Publication number: CN106086402A
Application number: CN201610576851.XA
Authority: CN
Inventors: 任中山; 王静静; 徐刚; 闫方兴; 曹志成; 薛逊; 吴道洪
Original assignee: Jiangsu Province Metallurgical Design Institute Co Ltd
Current assignee: Jiangsu Province Metallurgical Design Institute Co Ltd
Priority date: 2016-07-20
Filing date: 2016-07-20
Publication date: 2016-11-09

Abstract

本发明涉及一种生产铬铁合金的方法，包括以下步骤：将铬铁粉矿和还原剂分别进行磨矿处理，粒度磨细至200目粒度占70％以上；将磨细后的所述铬铁粉矿、所述还原剂、粘结剂混合均匀，进行成型处理，获得团块，对所述团块进行干燥处理，获得干燥处理的团块；对所述干燥处理的团块在T1温度，还原t1时间，获得金属化球团；所述金属化球团高温状态下送至燃气熔分炉，在T2温度进行熔化分离，获得铬铁合金。本发明的铬铁合金的生产方法采用铬铁粉矿和价格低廉的还原剂，有效降低生产成本。熔化分离采用燃气燃烧供热的燃气熔分炉，相比现有技术采用的电炉，本发明使用的燃气熔分炉能源转化效率高，起到节能效果。

Description

一种铬铁合金的生产方法

技术领域

本发明涉及到铁合金冶炼领域，具体地说，涉及到一种生产铬铁合金的方法。

背景技术

铬铁合金依照碳含量的不同可分为高碳、中碳、低碳以及微碳四类，主要用于生产特种合金，冶炼特种钢，如不锈钢、弹簧钢、工具钢等，广泛应用于航空、宇航、汽车、造船以及国防等工业领域。

目前，铬铁合金的生产主要采用电炉工艺，采用优质块状铬铁矿配加焦炭送入矿热炉，在1600℃以上的高温下冶炼获得铬铁合金。该工艺采用密闭或者半密闭的矿热炉进行冶炼，污染严重，作业环境较差，单位产品的冶炼电耗在3200kWh左右，能耗居高不下。此外，加入铬铁矿粉料后会使炉料的透气性变差，生产不顺行且技术指标变坏，因此无法或很少使用价格低廉的铬铁矿粉料，生产成本也较高。

为了达到既能利用粉矿又节能降耗的双重目的，围绕铬铁冶炼工艺开展了大量研发工作。其中，Outokumpu法是近几年新建铬铁厂采用较多的一种工艺，该工艺先将铬粉矿研磨、过滤脱水，粉矿滤饼和膨润土混合造球再送入双炉壳竖炉中焙烧，成品铬矿小球和焦炭、硅石配料后送熔分炉炉顶的回转窑预热后再进入封闭埋弧熔分炉冶炼。熔分炉炉顶的回转窑仅起到预热作用，对冶炼电耗的降低效果不明显。回转窑还原焙烧法-矿热炉法也是一种具有代表性的工艺，其工艺流程：首先将粉矿造成球团，烘干后的球团直接进入回转窑中，同时配入一定量的煤颗粒作为还原剂。在出料端喷入煤粉或煤气燃烧，一般控制在1100～1250℃温度范围内对金属铁和铬进行预还原。还原的球团再送到矿热炉中，进而获得铬铁产品。相对传统矿热炉工艺，回转窑不仅合理利用了铬铁矿粉料资源，还实现一定程度的节能效果，但该工艺仍存在不少缺点：回转窑容易结圈，造成生产不顺行；对原料及还原煤要求严格；球团金属化率低且易粉碎，球团的深还原主要在矿热炉内进行，冶炼电耗高；单台处理量有限，生产能力偏低。针对当前铬铁合金工艺暴露出的问题，本发明提出一种新的生产铬铁合金的方法。

现有技术中公开了一种粉铬矿还原性烧结造块冶炼铬铁合金工艺，以粉铬矿、酸性或硅酸盐类物料，焦粉为原料，采用还原烧结工艺制成烧结铬矿；以该种烧结铬矿为原料，以硅石或石灰石为熔剂，焦炭为还原剂进行电炉冶炼生产铬铁合金。但是该工艺利用了价格较低的铬铁矿粉，但还原剂仍采用价格较高的焦炭；采用在烧结过程中进行还原的方式，氧化性气氛强，焦粉烧损严重；最终将烧结矿、熔剂和焦炭一起加入电炉进行冶炼，和传统工艺差别小，节能效果不理想。

现有技术中还公开了一种用粉铬矿冶炼铬铁合金及含铬铁水的工艺及设备。由粉铬矿冶炼铬铁合金及含铬铁水的方法，将含铬铁原料与还原剂、熔剂、催化添加剂混合，制备成超细粉，混合造成球团物料，送入到还原炉内，经还原反应后，得到铬铁合金球团，将还原后的球团直接加入有衬电渣炉中冶炼成铬铁合金或含铬铁水。但是该工艺原料破碎至200目以下后，还需进行球磨制成超细粉以及钝化处理，球团配料时需要额外添加催化剂，熔分时需添加有毒或昂贵的熔剂，都增加生产成本；还原炉还原温度偏低，500℃-1100℃，还原时间长。

现有技术中还公开了一种利用铬铁矿粉两步法熔融还原生产铬铁合金的方法，将铬铁矿粉与焦粉混匀后在圆盘造球机上造球，生球团经过链篦机上进行预热干燥后，装入回转窑内进行预还原，预还原球团热装入铁浴炉进行深还原和熔分生产铬铁合金。但是该方法具有以下缺点：1.采用价格较高的焦粉作为还原剂，生产成本高；2.采用回转窑作为预还原设备，预球团金属化率低，且容易发生结圈现象；3.具备深还原和熔分功能的铁浴炉依靠煤氧喷枪喷吹煤粉和氧气燃烧供热，由于氧气存在，液态铬铁水容易二次氧化，降低铁和铬的回收率。

发明内容

本发明的目的在于提供一种铬铁合金的生产方法，解决传统铬铁合金冶炼工艺无法利用铬铁粉矿的问题，降低生产成本。

为达到上述目的，本发明公开了一种铬铁合金的生产方法，包括以下步骤：

将铬铁粉矿和还原剂分别进行磨矿处理，粒度磨细至200目粒度占70％以上；

将磨细后的所述铬铁粉矿、所述还原剂、粘结剂混合均匀，进行成型处理，获得团块，对所述团块进行干燥处理，获得干燥处理的团块；

对所述干燥处理的团块在T1温度，还原t1时间，获得金属化球团；

所述金属化球团高温状态下送至燃气熔分炉，在T2温度进行熔化分离，获得铬铁合金。

进一步地，所述铬铁粉矿90～110份，所述还原剂15～65份，所述粘结剂2～20份；或

所述铬铁粉矿90～110份，所述还原剂15～65份，所述粘结剂6～20份；或

所述铬铁粉矿90～110份，所述还原剂15～65份，所述粘结剂8～40份。

进一步地，所述铬铁粉矿100份，所述还原剂22～55份，所述粘结剂2～15份；或

所述铬铁粉矿100份，所述还原剂22～55份，所述粘结剂6～15份；或

所述铬铁粉矿100份，所述还原剂22～55份，所述粘结剂8～30份。

进一步地，所述粘结剂包括膨润土、淀粉溶液中的一种或多种；

所述铬铁粉矿100份，所述还原剂22～55份，所述膨润土2～15份；或

所述铬铁粉矿100份，所述还原剂22～55份，所述淀粉溶液6～15份；或

所述铬铁粉矿100份，所述还原剂22～55份，所述膨润土2～15份，所述淀粉溶液6～15份。

进一步地，所述还原剂为固定碳含量在75％以上的兰炭或煤粉。

进一步地，T1温度为1400℃～1550℃。

进一步地，t1时间为30～60分钟。

进一步地，金属化球团T3温度下热态下装入保温料罐，送至燃气熔分炉进行熔化分离。

进一步地，T2温度为1600℃～1900℃；T3温度为900℃～1100℃。

进一步地，所述团块为球状或块状。

本发明的铬铁合金的生产方法采用铬铁粉矿和价格低廉的还原剂，有效降低生产成本。熔化分离采用燃气燃烧供热的燃气熔分炉，相比现有技术采用的电炉，本发明使用的燃气熔分炉能源转化效率高，起到节能效果。

附图说明

图1是本方法实施例的铬铁合金的生产方法的流程图。

具体实施方式

为使本发明的上述目的、特征和优点能够更加明显易懂，下面结合附图和具体实施方式对本发明作进一步详细的说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。本发明的铬铁合金的生产方法，具体实施方式如图1所示，包括以下步骤：

S101、将铬铁粉矿和还原剂分别进行磨矿处理，粒度磨细至200目粒度占70％以上；

S102、将磨细后的所述铬铁粉矿、所述还原剂、粘结剂混合均匀，进行成型处理，获得团块，对所述团块进行干燥处理，获得干燥处理的团块；

S103、对所述干燥处理的团块在T1温度，还原t1时间，获得金属化球团；

S104、所述金属化球团高温状态下送至燃气熔分炉，在T2温度进行熔化分离，获得铬铁合金。

其中，铬铁合金的生产方法采用铬铁粉矿和价格低廉的还原剂，有效降低生产成本。熔化分离采用燃气燃烧供热的燃气熔分炉，相比现有技术采用的电炉，本发明使用的燃气熔分炉能源转化效率高，起到节能效果。S103中，所述干燥处理的团块在转底炉中进行还原，铁和铬的氧化物逐渐被还原剂的碳还原，可获得综合金属化率78％以上的金属化球团。所述转底炉为蓄热式转底炉，可提高热量利用率，降低能源消耗，还原温度高，还原时间短，效率高。

S104中，传统工艺多采用电炉工艺，由于采用块状原料，铁和铬的氧化物没有经过预还原，或者采用回转窑工艺进行预还原的球团(金属化率较低，不足50％)，进入电炉冶炼铬铁合金时，需要还原全部或者绝大部分的铁和铬的氧化物，造成冶炼能耗升高。本发明的燃气熔分炉冶炼铬铁合金，采用经转底炉还原后的综合金属化率78％以上金属化球团，在熔分时只进行小部分的还原，冶炼能耗大大降低。同时，电炉所使用的电由煤转化而来，转化效率低，与燃气提供相同热量相比，折算的能耗也较高。采用本发明的铬铁合金的生产方法，可达到铁的回收率可达89％以上，铬铁的回收率可达90％以上的良好指标。

在一些说明性实施例中，所述铬铁粉矿90～110份，所述还原剂15～65份，所述粘结剂2～20份；或

优选地，所述铬铁粉矿100份，所述还原剂22～55份，所述粘结剂2～15份；或所述铬铁粉矿100份，所述还原剂22～55份，所述粘结剂6～15份；或所述铬铁粉矿100份，所述还原剂22～55份，所述粘结剂8～30份。

更佳优选地，所述粘结剂包括膨润土、淀粉溶液中的一种或多种；

所述铬铁粉矿100份，所述还原剂22～55份，所述膨润土2～15份；或所述铬铁粉矿100份，所述还原剂22～55份，所述淀粉溶液6～15份；或所述铬铁粉矿100份，所述还原剂22～55份，所述膨润土2～15份，所述淀粉溶液6～15份。

其中，本方法的铬铁粉矿、还原剂、膨润土和淀粉溶液采用上述的特定配比，最终可获得综合金属化率78％以上的金属化球团，使得后续的冶炼能耗大大降低。

在一些说明性实施例中，所述还原剂为固定碳含量在75％以上的兰炭或煤粉。所述兰炭、煤粉价格低廉，节省大量生产成本。

在一些说明性实施例中，T1温度为1400℃～1550℃。

其中，还原温度低于1400℃时，铬铁矿中的铁氧化物能很快还原，但铬氧化物的还原较弱，球团的综合金属化率较低，延长还原时间对金属化率的影响也不大。还原温度过高，会导致球团软熔，易与还原炉炉底耐材发生粘接现象，对生产不利。

在一些说明性实施例中，t1时间为30～60分钟。

在一些说明性实施例中，金属化球团T3温度下热态下装入保温料罐，送至燃气熔分炉进行熔化分离。

在一些说明性实施例中，T2温度为1600℃～1900℃；T3温度为900℃～1100℃。

在一些说明性实施例中，所述团块为球状或块状。

实施例1

铬铁粉矿成分为：Cr₂O₃含量为40.07％，TFe含量为21.24％，磨细至200目粒度占82％，取100份；兰炭固定碳为80.26％，磨细至200目粒度占88％，取35份；取膨润土5份，将上述原料进行混合并添加水分，均匀后采用圆盘进行造球成型，成型后的球团在250℃下进行干燥。干燥后的球团均匀布入蓄热式转底炉中，在1500℃下还原40分钟，获得综合金属化率为85.26％的金属化率球团。热态下装入料罐后送至燃气熔分炉进行熔分，在1750℃下熔分1小时后出料，即获得铬铁合金，Cr含量为49.41％，C含量为6.33％，铬的回收率达92.10％，铁的回收率达90.57％。

实施例2

铬铁粉矿成分为：Cr₂O₃含量为41.69％，TFe含量为21.12％，磨细至200目粒度占88％，取100份；兰炭固定碳为80.26％，磨细至200目粒度占83％，取29份；取淀粉溶液10份，将上述原料进行混合并添加合适的水分，均匀后采用圆盘进行造球成型，成型后的球团在250℃下进行干燥。干燥后的球团均匀布入蓄热式转底炉中，在1530℃下还原35分钟，获得综合金属化率为86.34％的金属化率球团。热态下装入料罐后送至燃气熔分炉进行熔分，在1800℃下熔分45分钟后出料，即获得铬铁合金，Cr含量为51.62％，C含量为6.47％，铬的回收率达93.06％，铁的回收率达91.21％。

实施例3

铬铁矿粉成分为：Cr₂O₃含量为41.69％，TFe含量为21.12％，磨细至200目粒度占86％，取100份；某还原煤固定碳为76.53％，磨细至200目粒度占88％，取26份；取膨润土5份，取淀粉溶液10份，将上述原料进行混合并添加合适的水分，均匀后采用圆盘进行造球成型，成型后的球团在250℃下进行干燥。干燥后的球团均匀布入蓄热式转底炉中，在1400℃下还原45分钟，获得综合金属化率为78.19％的金属化率球团。热态下装入料罐后送至燃气熔分炉进行熔分，在1700℃下熔分1小时后出料，即获得铬铁合金，Cr含量为50.27％，C含量为6.25％，铬的回收率达90.39％，铁的回收率达93.52％。

实施例4

铬铁矿粉成分为：Cr₂O₃含量为44.85％，TFe含量为13.28％，磨细至200目粒度占85％，取100份；某还原煤固定碳为76.53％，磨细至200目粒度占88％，取32份；取膨润土5份，取淀粉溶液10份，将上述原料进行混合并添加合适的水分，均匀后采用圆盘进行造球成型，成型后的球团在250℃下进行干燥。干燥后的球团均匀布入蓄热式转底炉中，在1550℃下还原30分钟，获得综合金属化率为83.65％的金属化率球团。热态下装入料罐后送至燃气熔分炉进行熔分，在1700℃下熔分1小时后出料，即获得铬铁合金，Cr含量为53.60％，C含量为6.57％，铬的回收率达93.14％，铁的回收率达93.42％。

实施例5

铬铁矿粉成分为：Cr₂O₃含量为44.85％，TFe含量为13.28％，磨细至200目粒度占85％，取90份；某还原煤固定碳为76.53％，磨细至200目粒度占88％，取15份；取膨润土2份，取淀粉溶液6份，将上述原料进行混合并添加合适的水分，均匀后采用圆盘进行造球成型，成型后的球团在250℃下进行干燥。干燥后的球团均匀布入蓄热式转底炉中，在1400℃下还原30分钟，获得综合金属化率为72.53％的金属化率球团。热态下装入料罐后送至燃气熔分炉进行熔分，在1700℃下熔分1小时后出料，即获得铬铁合金，Cr含量为50.62％，C含量为7.22％，铬的回收率达89.23％，铁的回收率达88.74％。

实施例6

铬铁矿粉成分为：Cr₂O₃含量为44.85％，TFe含量为13.28％，磨细至200目粒度占85％，取110份；某还原煤固定碳为76.53％，磨细至200目粒度占88％，取66份；取膨润土15份，取淀粉溶液15份，将上述原料进行混合并添加合适的水分，均匀后采用圆盘进行造球成型，成型后的球团在250℃下进行干燥。干燥后的球团均匀布入蓄热式转底炉中，在1550℃下还原30分钟，获得综合金属化率为71.39％的金属化率球团。热态下装入料罐后送至燃气熔分炉进行熔分，在1700℃下熔分1小时后出料，即获得铬铁合金，Cr含量为45.58％，C含量为8.89％，铬的回收率达88.82％，铁的回收率达87.69％。

实施例7

铬铁矿粉成分为：Cr₂O₃含量为44.85％，TFe含量为13.28％，磨细至200目粒度占85％，取85份；某还原煤固定碳为76.53％，磨细至200目粒度占88％，取14份；取膨润土1份，取淀粉溶液5份，将上述原料进行混合并添加合适的水分，均匀后采用圆盘进行造球成型，成型后的球团在250℃下进行干燥。干燥后的球团均匀布入蓄热式转底炉中，在1400℃下还原30分钟，获得综合金属化率为69.53％的金属化率球团。热态下装入料罐后送至燃气熔分炉进行熔分，在1700℃下熔分1小时后出料，即获得铬铁合金，Cr含量为40.02％，C含量为8.22％，铬的回收率达89.23％，铁的回收率达88.74％。

实施例8

铬铁矿粉成分为：Cr₂O₃含量为44.85％，TFe含量为13.28％，磨细至200目粒度占85％，取115份；某还原煤固定碳为76.53％，磨细至200目粒度占88％，取70份；取膨润土20份，取淀粉溶液20份，将上述原料进行混合并添加合适的水分，均匀后采用圆盘进行造球成型，成型后的球团在250℃下进行干燥。干燥后的球团均匀布入蓄热式转底炉中，在1600℃下还原30分钟，获得综合金属化率为68.31％的金属化率球团。热态下装入料罐后送至燃气熔分炉进行熔分，在1700℃下熔分1小时后出料，即获得铬铁合金，Cr含量为41.25％，C含量为9.04％，铬的回收率达88.72％，铁的回收率达57.48％。

由上述实施例1-8可看出，实施例3为较优实施例，获得综合金属化率为78.19％的金属化率球团，获得的铬铁合金，Cr含量为50.27％，C含量为6.25％，铬的回收率达90.39％，铁的回收率达93.52％。

需要说明的是，以上参照附图所描述的各个实施例仅用以说明本发明而非限制本发明的范围，本领域的普通技术人员应当理解，在不脱离本发明的精神和范围的前提下对本发明进行的修改或者等同替换，均应涵盖在本发明的范围之内。此外，除上下文另有所指外，以单数形式出现的词包括复数形式，反之亦然。另外，除非特别说明，那么任何实施例的全部或一部分可结合任何其它实施例的全部或一部分来使用。

Claims

1.一种铬铁合金的生产方法，其特征在于，包括以下步骤：

2.根据权利要求1所述的生产方法，其特征在于，所述铬铁粉矿90～110份，所述还原剂15～65份，所述粘结剂2～20份；或

3.根据权利要求2所述的生产方法，其特征在于，所述铬铁粉矿100份，所述还原剂22～55份，所述粘结剂2～15份；或

所述铬铁粉矿100份，所述还原剂22～55份，所述粘结剂6～15份；或所述铬铁粉矿100份，所述还原剂22～55份，所述粘结剂8～30份。

4.根据权利要求3所述的生产方法，其特征在于，所述粘结剂包括膨润土、淀粉溶液中的一种或多种；

所述铬铁粉矿100份，所述还原剂22～55份，所述膨润土2～15份；或所述铬铁粉矿100份，所述还原剂22～55份，所述淀粉溶液6～15份；或

5.根据权利要求1所述的生产方法，其特征在于，所述还原剂为固定碳含量在75％以上的兰炭或煤粉。

6.根据权利要求1所述的生产方法，其特征在于，T1温度为1400℃～1550℃。

7.根据权利要求1所述的生产方法，其特征在于，t1时间为30～60分钟。

8.根据权利要求1所述的生产方法，其特征在于，金属化球团T3温度下热态下装入保温料罐，送至燃气熔分炉进行熔化分离。

9.根据权利要求8所述的生产方法，其特征在于，T2温度为1600℃～1900℃；T3温度为900℃～1100℃。

10.根据权利要求1所述的生产方法，其特征在于，所述团块为球状或块状。