CN110241314A - 一种用铬铁矿制备铬铁合金的方法 - Google Patents

一种用铬铁矿制备铬铁合金的方法 Download PDF

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郭小芳
郭健
郭乃林
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Abstract

本发明涉及一种用铬铁矿制备铬铁合金的方法，包括：步骤(1)，备料：将预先准备的铬铁矿粉原料经过研磨、烘干处理；步骤(2)，布料：将步骤(1)预处理后的铬铁矿粉自然松散地平铺在熔炼炉中的加热平板上；步骤(3)，喷洒：将75#硅铁合金、石墨粉和锰按照质量比为7‑10:1‑2:5‑8混合均匀后得到喷洒剂，将所述喷洒剂均匀地喷洒在平铺的铬铁矿粉中；步骤(4)，熔炼：打开微波发生器，控制微波发生器的功率在8～10KW，熔炼时间为25～35min，对所述喷洒有喷洒剂的铬铁矿粉进行微波处理，熔炼物质互溶，熔炼结束后进行除渣，得到铬铁合金。本发明所采用的方法，提高了铬的转化率，而且可直接使用铬铁矿粉无需造块，缩短了冶炼流程，实现节能降耗。

Description

一种用铬铁矿制备铬铁合金的方法
技术领域
本发明涉及合金冶炼领域，尤其涉及一种用铬铁矿制备铬铁合金的方法。
背景技术
我国铬铁矿资源贫乏，进口依存度高达95％，随着铬铁矿资源的增量开采，粉矿占比达到3/4,用铬铁矿粉生产铬铁合金的低成本节能工艺流程具有重大实际意义。
目前，用铬铁矿粉冶炼铬铁的方法主要有直接入炉冶炼和预处理冶炼两类。直接入炉冶炼一般采用矿热炉和等离子炉两种工艺，预处理冶炼有烧结、球团和压块三种工艺。等离子技术可直接利用细粉原料和廉价的碳质还原剂生产高碳铬铁合金，已进入工业应用阶段，但缺点是等离子枪寿命短、能耗高，中低碳铬铁的制备受到限制。铬铁矿粉经过烧结、球团和压块等处理后，可直接用传统的矿热炉、电炉或高炉冶炼铬铁，但是造块规模和设备更新受到限制，同时铬铁合金又易与炉衬发生增碳作用，致使炉衬寿命缩短。
因此，现有铬铁矿粉制备铬铁合金的工艺方法，铬铁矿粉中铬的转化率不高，工艺流程长，耗能高，制备中低碳铬铁合金受到限制等缺点。
发明内容
为了解决上述技术问题，本发明提出直接用铬铁矿粉制备铬铁合金的方法，利用微波冶炼和多次添加喷洒剂的方式，加快铬铁矿粉的还原反应，从而提高铬铁元素的转化率。为达到上述目的，本发明采用以下技术方案。
根据本发明的一个方面，一种用铬铁矿制备铬铁合金的方法，包括：
步骤(1)，备料：将预先准备的铬铁矿粉原料经过研磨、烘干处理；
步骤(2)，布料：将步骤(1)预处理后的铬铁矿粉自然松散地平铺在熔炼炉中的加热平板上；
步骤(3)，喷洒：将75#硅铁合金、石墨粉和锰按照质量比为7-10:1-2:5-8混合均匀后得到喷洒剂，将所述喷洒剂均匀地喷洒在平铺的铬铁矿粉中；
步骤(4)，熔炼：打开微波发生器，控制微波发生器的功率在8～10KW，熔炼时间为25～35min，对所述喷洒有喷洒剂的铬铁矿粉进行微波处理，熔炼物质互溶，熔炼结束后进行除渣，得到铬铁合金。
根据本发明的又一方面，在步骤(3)中，所述喷洒剂的粒径为700～900目。
根据本发明的又一方面，在步骤(3)中，所述喷洒剂与预处理后铬铁矿粉的质量比为1:1～1:2。
根据本发明的又一方面，在步骤(3)中，所述喷洒剂可分2～4次加入。
根据本发明的又一方面，在步骤(1)中，所述铬铁矿粉经研磨粉碎后粒径达到600至800目。
根据本发明的又一方面，所述铬铁矿粉的铺料厚度为2.0～4.0cm。
根据本发明的又一方面，在步骤(1)中，在烘干箱中进行烘干，烘干箱的温度为100～150℃，保温1～1.5h，控制预处理后的铬铁矿粉含水量不大于1％。
根据本发明的又一方面，在步骤(4)中，微波发生器的频率为2.45GHz。
根据本发明的又一方面，在步骤(4)中，采用上下均匀加热方式，控制熔炼温度在1200～1500℃。
根据本发明的又一方面，在步骤(2)中，所述加热平板材质为陶瓷。
根据本发明的上述铬铁矿制备铬铁合金的方法，利用喷洒剂的多次喷洒和微波加热处理的结合有效地提高了铬铁矿粉中铬的转化率，采用上下加热和加热板及控制铬铁矿粉布料的厚度，使喷洒剂与铬铁矿粉多次接触，从而为还原反应建立更有利的环境，除了使铬铁元素的转化率提高以外，还使能耗进一步降低。微波冶炼还具有缩短铬铁矿制备铬铁合金工艺流程、环境友好、运营成本低的优点。
具体实施方式
以下将详细说明本发明的实施方式。
本发明提供了一种用铬铁矿制备铬铁合金的方法，包括：
步骤(1)，备料：将预先准备的铬铁矿粉原料经过研磨、烘干处理；
步骤(2)，布料：将步骤(1)预处理后的铬铁矿粉自然松散地平铺在熔炼炉中的加热平板上；
步骤(3)，喷洒：将75#硅铁合金、石墨粉和锰按照质量比为7-10:1-2:5-8混合均匀后得到喷洒剂，将所述喷洒剂均匀地喷洒在平铺的铬铁矿粉中；
步骤(4)，熔炼：打开微波发生器，控制微波发生器的功率在8～10KW，熔炼时间为25～35min，对所述喷洒有喷洒剂的铬铁矿粉进行微波处理，熔炼物质互溶，熔炼结束后进行除渣，得到铬铁合金。
优选地，在步骤(3)中，所述喷洒剂的粒径为700～900目。
优选地，在步骤(3)中，所述喷洒剂与预处理后铬铁矿粉的质量比为1:1～1:2。
优选地，在步骤(3)中，所述喷洒剂可分2～4次加入。
进一步优选地，在步骤(3)中，所述喷洒剂可分3次加入。
优选地，在步骤(1)中，所述铬铁矿粉经研磨粉碎后粒径达到600至800目。
优选地，铬铁矿粉的铺料厚度为2.0～4.0cm。
优选地，在步骤(1)中，在烘干箱中进行烘干，烘干箱的温度为100～150℃，保温1～1.5h，控制预处理后的铬铁矿粉含水量不大于1％。
优选地，在步骤(4)中，微波发生器的频率为2.45GHz。
优选地，在步骤(4)中，采用上下均匀加热方式，控制熔炼温度在1200～1500℃。
优选地，在步骤(2)中，所述加热平板材质为陶瓷。
以下，将针对本发明的实施例进行说明。
实施例1
首先将铬铁矿粉原料研磨至平均粒径达到600目，经烘干处理后含水量不大于1％，将烘干后的铬铁矿粉自然松散地平铺在加热板上。将75#硅铁合金、石墨粉和锰按照质量比为7:1:5混合均匀，并研磨至粒径达到700目以下制成喷洒剂，喷洒剂与铬铁矿粉原料的质量比为1:2。将喷洒剂分2次均匀喷洒到平铺的铬铁矿粉上，微波发生器功率在10KW，微波熔炼温度在1200℃时，熔炼时间为25min，对所述喷洒有喷洒剂的铬铁矿粉进行微波处理，熔炼物质互溶，熔炼结束后进行除渣，得到铬铁合金。
实施例2
首先将铬铁矿粉原料研磨至平均粒径达到600目，经烘干处理后含水量不大于1％，将烘干后的铬铁矿粉自然松散地平铺在加热板上。将75#硅铁合金、石墨粉和锰按照质量比为10:2:6混合均匀，并研磨至粒径达到700目以下制成喷洒剂，喷洒剂与铬铁矿粉原料的质量比为1:2。将喷洒剂分2次均匀喷洒到平铺的铬铁矿粉上，微波发生器功率在8KW，微波熔炼温度在1300℃时，熔炼时间为35min，对所述喷洒有喷洒剂的铬铁矿粉进行微波处理，熔炼物质互溶，熔炼结束后进行除渣，得到铬铁合金。
实施例3
首先将铬铁矿粉原料研磨至平均粒径达到600目，经烘干处理后含水量不大于1％，将烘干后的铬铁矿粉自然松散地平铺在加热板上。将75#硅铁合金、石墨粉和锰按照质量比为8:1.5:5.5混合均匀，并研磨至粒径达到700目以下制成喷洒剂，喷洒剂与铬铁矿粉原料的质量比为1:1。将喷洒剂分4次均匀喷洒到平铺的铬铁矿粉上，微波发生器功率在10KW，微波熔炼温度在1300℃时，熔炼时间为25min，对所述喷洒有喷洒剂的铬铁矿粉进行微波处理，熔炼物质互溶，熔炼结束后进行除渣，得到铬铁合金。
对比例1
首先将铬铁矿粉原料研磨至平均粒径达到600目，经烘干处理后含水量不大于1％，将烘干后的铬铁矿粉、75#硅铁合金、石墨粉和锰按照质量比为15:8:1.5:5.5混合均匀，打开微波发生器，控制微波发生器功率在10KW，微波熔炼温度在1300℃时，熔炼时间为25min，对所述混合原料进行微波处理，熔炼物质互溶，熔炼结束后进行除渣，得到铬铁合金。
本发明实施例与对比例1对比结果如表1所示。
表1 本发明实施例1～3与对比例1的对比结果
本发明在铬铁矿粉微波熔炼过程中，通过多次添加喷洒剂的方式加快了铬铁矿粉的还原过程，由于喷洒剂由75#硅铁、石墨粉和锰组成，而锰与氧、硫的亲和力大所以用作脱氧剂和脱硫剂，同时锰作为合金元素添加到铬铁合金液中，会提高合金的强度、硬度、延展性、韧性和耐磨性等。与传统方式相比，铬铁合金的含碳量减少，铬的转化率提高了30％左右，同时喷洒剂还具有协同作用，改善了铬铁合金晶格规整度，使铬铁合金物理性能得到提升。
显然，本领域的技术人员可以对本发明进行各种改动和变型而不脱离本发明的精神和范围。这样，倘若本发明的这些修改和变型属于本发明权利要求及其等同技术的范围之内，则本发明也意图包含这些改动和变型在内。

Claims (10)

1.一种用铬铁矿制备铬铁合金的方法，其特征在于，包括：
步骤(1)，备料：将预先准备的铬铁矿粉原料经过研磨、烘干处理；
步骤(2)，布料：将步骤(1)预处理后的铬铁矿粉自然松散地平铺在熔炼炉中的加热平板上；
步骤(3)，喷洒：将75#硅铁合金、石墨粉和锰按照质量比为7-10:1-2:5-8混合均匀后得到喷洒剂，将所述喷洒剂均匀地喷洒在平铺的铬铁矿粉中；
步骤(4)，熔炼：打开微波发生器，控制微波发生器的功率在8～10KW，熔炼时间为25～35min，对所述喷洒有喷洒剂的铬铁矿粉进行微波处理，熔炼物质互溶，熔炼结束后进行除渣，得到铬铁合金。
2.如权利要求1所述的一种用铬铁矿制备铬铁合金的方法，其特征在于，在步骤(3)中，所述喷洒剂的粒径为700～900目。
3.如权利要求1所述的一种用铬铁矿制备铬铁合金的方法，其特征在于，在步骤(3)中，所述喷洒剂与预处理后铬铁矿粉的质量比为1:1～1:2。
4.如权利要求3所述的一种用铬铁矿制备铬铁合金的方法，其特征在于，在步骤(3)中，所述喷洒剂可分2～4次加入。
5.如权利要求1所述的一种用铬铁矿制备铬铁合金的方法，其特征在于，在步骤(1)中，所述铬铁矿粉经研磨粉碎后粒径达到600至800目。
6.如权利要求1所述的一种用铬铁矿制备铬铁合金的方法，其特征在于，所述铬铁矿粉的铺料厚度为2.0～4.0cm。
7.如权利要求1所述的一种用铬铁矿制备铬铁合金的方法，其特征在于，在步骤(1)中，在烘干箱中进行烘干，烘干箱的温度为100～150℃，保温1～1.5h，控制预处理后的铬铁矿粉含水量不大于1％。
8.如权利要求1所述的一种用铬铁矿制备铬铁合金的方法，其特征在于，在步骤(4)中，微波发生器的频率为2.45GHz。
9.如权利要求1所述的一种用铬铁矿制备铬铁合金的方法，其特征在于，在步骤(4)中，采用上下均匀加热方式，控制熔炼温度在1200～1500℃。
10.如权利要求1所述的一种用铬铁矿制备铬铁合金的方法，其特征在于，在步骤(2)中，所述加热平板材质为陶瓷。
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