一种高碳铬铁合金的冶炼方法与流程

1.本发明属于金属冶炼技术领域，具体涉及一种高碳铬铁合金的冶炼方法。


背景技术：

2.我国铬矿资源稀缺，用于铬铁合金生产的铬矿资源对外依存度高达98％。目前，我国 主要的铬矿进口国为南非和土耳其，两国的进口量比重在75％以上。但两国铬矿种类不同， 具体体现在矿物构成上存在较大差异，两种铬矿含有不同比例的元素及化合物种类。从组 成上看，两种铬矿主成分cr2o3含量相差不大，但南非铬矿mgo/al2o3质量比值较低，一 般在0.7左右，而土耳其铬矿mgo/al2o3的质量比值较高，一般在2左右；其次，南非矿 中sio2含量一般在6～7％，相较土耳其铬矿低，土耳其铬矿中sio2含量则在9～11％。此外， 在矿石结构上，南非铬矿内部尖晶石结构较少，在矿热炉冶炼过程中易熔化，还原能力较 差、炉渣中cr2o3损失较多。不同晶型、晶粒的铬矿相交错分布，并最终使得不同铬矿在矿 热炉内呈现出不同的冶炼特性，进而影响高碳铬铁的冶炼技术及相应的经济指标。综合以 上矿物特性，土耳其铬矿各项指标均稍优于南非铬矿，但其原料成本高于南非铬矿。
3.目前冶炼高碳铬铁主要采用对单一品种铬矿进行制团、配料，然后进行矿热炉冶炼， 该方法存在单一矿物进口来源不稳定，以及配料过程中的碱比、镁铝比、渣型等不易调控， 最终造成能耗高、金属铬综合冶炼回收率偏低等问题。


技术实现要素：

4.本发明的目的在于提供一种高碳铬铁合金的冶炼方法，该方法将土耳其铬矿与南非铬矿 按不同比例搭配使用，使原料来源稳定以及配料过程中的碱比、镁铝比、渣型等易于调控， 另外，还能降低能耗、生产成本和提高铬的综合回收率。
5.为了实现上述目的，本发明提供了一种高碳铬铁合金的冶炼方法，包括以下步骤：
6.(1)按质量比(1～9)：1将南非铬铁矿与土耳其铬铁矿加入混料机中，继续向混料 机中加入膨润土和除尘灰得到混合料，膨润土和除尘灰分别为南非铬铁矿与土耳其铬铁矿 总质量的2～3％和1～2％；
7.(2)将步骤(1)得到的混合料运输至造粒机，每吨混合料中加入50～80l的水使混合 料的含水量达到9.5～10.5％，造粒成直径为10-20mm的生料团；
8.(3)将步骤(2)得到的生料团经筛分后送入竖炉顶部料仓，由圆盘布料机分批送入 炉内焙烧，控制焙烧温度1200～1350℃、焙烧时间12～15h，焙烧后得到铬铁矿球团；
9.(4)将铬铁矿球团与造渣剂、还原剂按质量比100：(8-12):(22-23)配料入炉， 调整矿热炉冶炼参数：即极心圆直径2.4～2.6m；电极电流密度8～8.2a/cm2、二次电压 170～173v、功率220kva、冶炼温度1650℃～1750℃，冶炼4～5h后出铁得到高碳铬铁合金。
10.优选的，步骤(1)中，所述南非铬铁矿中包含以下成分：按重量百分比计，40.54～41.08％ 的cr2o3、7.15-7.55％的sio2、10.65～10.86％的mgo、12.25～12.65％的al2o3、18.85～19.08％ 的fe2o3、其余为不可避免的杂质。
11.优选的，步骤(1)中，所述土耳其铬铁矿中包含以下成分：按重量百分比计， 41.44～42.12％的cr2o3、9.24～9.71％的sio2、19.23～19.77％的mgo、7.17～7.38％的al2o3、 13.25～13.56％的fe2o3、其余为不可避免的杂质。
12.优选的，步骤(3)中，焙烧后得到的铬铁矿球团中至少有85％的球团强度≥900n。
13.优选的，步骤(4)中，造渣剂为蛇纹石、硅石和青石的混合物，造渣剂中包含以下成 分：按重量百分比计，37～39％的mgo、24～25％的al2o3、25～26％的sio2、5～6％的cao。
14.优选的，蛇纹石中按重量百分比计含有35～40％的mgo和35～40％的sio2，硅石中sio2的含量至少为98wt％，青石中cao的含量至少为50wt％。
15.优选的，步骤(4)中，还原剂为冶金焦或兰炭，二者的固定碳含量均至少达到85％。
16.本发明的造渣剂中的cao主要对熔融合金液中被氧化的有害元素起固定作用，例如， cao与sio2结合生成2cao
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sio2，使精炼反应向右进行，保证有害元素去除得更加彻底； sio2的作用在于调整初渣碱度，控制精炼参数；mgo用于保护镁质耐火炉衬，延长炉龄； al2o3的作用是调节冶炼过程中炉渣的黏度，使炉渣具有较好的流动性和稳定性；本发明中 造渣剂成分易于获得且成本较低。
17.与现有技术相比，本发明通过不同比例配矿制得具有良好性能指标的冶炼用铬铁球团， 再通过调整造渣剂、还原剂的加入量以及调整矿热炉的冶炼参数来获得高碳铬铁合金。该方 法将土耳其铬矿与南非铬矿按不同比例搭配使用，使原料来源稳定以及配料过程中的碱比、 镁铝比、渣型等易于调控，另外，还能降低能耗、生产成本和提高铬的综合回收率，经济效 益高。
具体实施方式
18.下面结合具体实施例对本发明作进一步说明。
19.实施例一
20.一种高碳铬铁合金的冶炼方法，包括以下步骤：
21.(1)按质量比1：1将南非铬铁矿与土耳其铬铁矿加入混料机中，继续向混料机中加 入膨润土和除尘灰得到混合料，膨润土和除尘灰分别为南非铬铁矿与土耳其铬铁矿总质量 的2％和1％；
22.所述南非铬铁矿中包含以下成分：按重量百分比计，40.54％的cr2o3、7.35％的sio2、 10.86％的mgo、12.45％的al2o3、19.08％的fe2o3、其余为不可避免的杂质；
23.所述土耳其铬铁矿中包含以下成分：按重量百分比计，41.44％的cr2o3、9.45％的sio2、 19.51％的mgo、7.38％的al2o3、13.56％的fe2o3、其余为不可避免的杂质；
24.(2)将步骤(1)得到的混合料运输至造粒机，每吨混合料中加入50l的水使混合料 的含水量达到9.5％，造粒成直径为10mm的生料团；
25.(3)将步骤(2)得到的生料团经筛分后送入竖炉顶部料仓，由圆盘布料机分批送入 炉内焙烧，控制焙烧温度1200℃、焙烧时间15h，焙烧后得到铬铁矿球团，铬铁矿球团中 至少有85％的球团强度≥900n；
26.(4)将铬铁矿球团与造渣剂、还原剂按质量比100：8：22配料入炉，造渣剂为蛇纹 石、硅石和青石的混合物，造渣剂中包含以下成分：按重量百分比计，37％的mgo、25％ 的al2o3、25％的sio2、6％的cao；蛇纹石中按重量百分比计含有35％的mgo和40％的 sio2，硅
石中sio2的含量为98wt％，青石中cao的含量为50wt％；还原剂为冶金焦，冶 金焦的固定碳含量达到85％；矿热炉冶炼参数为极心圆直径2.4m；电极电流密度8a/cm2、 二次电压170v、功率220kva、冶炼温度1650℃℃，冶炼5h后出铁得到高碳铬铁合金。
27.实施例二
28.一种高碳铬铁合金的冶炼方法，包括以下步骤：
29.(1)按质量比7：3将南非铬铁矿与土耳其铬铁矿加入混料机中，继续向混料机中加 入膨润土和除尘灰得到混合料，膨润土和除尘灰分别为南非铬铁矿与土耳其铬铁矿总质量 的2％和2％；
30.所述南非铬铁矿中包含以下成分：按重量百分比计，40.98％的cr2o3、7.55％的sio2、 10.70％的mgo、12.65％的al2o3、18.80％的fe2o3、其余为不可避免的杂质；
31.所述土耳其铬铁矿中包含以下成分：按重量百分比计，41.55％的cr2o3、9.71％的sio2、 19.77％的mgo、7.17％的al2o3、13.25％的fe2o3、其余为不可避免的杂质；
32.(2)将步骤(1)得到的混合料运输至造粒机，每吨混合料中加入60l的水使混合料 的含水量达到10％，造粒成直径为15mm的生料团；
33.(3)将步骤(2)得到的生料团经筛分后送入竖炉顶部料仓，由圆盘布料机分批送入 炉内焙烧，控制焙烧温度1300℃、焙烧时间14h，焙烧后得到铬铁矿球团，铬铁矿球团中 至少有85％的球团强度≥900n；
34.(4)将铬铁矿球团与造渣剂、还原剂按质量比100：10：23配料入炉，造渣剂为蛇纹 石、硅石和青石的混合物，造渣剂中包含以下成分：按重量百分比计，38％的mgo、24％ 的al2o3、25％的sio2、5％的cao；蛇纹石中按重量百分比计含有38％的mgo和38％的 sio2，硅石中sio2的含量为98.5wt％，青石中cao的含量为51wt％；还原剂为兰炭，兰炭 的固定碳含量达到85.5％；矿热炉冶炼参数为极心圆直径2.5m；电极电流密度8.1a/cm2、 二次电压172v、功率220kva、冶炼温度1700℃，冶炼4.5h后出铁得到高碳铬铁合金。
35.实施例三
36.一种高碳铬铁合金的冶炼方法，包括以下步骤：
37.(1)按质量比9：1将南非铬铁矿与土耳其铬铁矿加入混料机中，继续向混料机中加 入膨润土和除尘灰得到混合料，膨润土和除尘灰分别为南非铬铁矿与土耳其铬铁矿总质量 的3％和2％；
38.所述南非铬铁矿中包含以下成分：按重量百分比计，40.98％的cr2o3、7.55％的sio2、 10.70％的mgo、12.65％的al2o3、18.80％的fe2o3、其余为不可避免的杂质；
39.所述土耳其铬铁矿中包含以下成分：按重量百分比计，41.55％的cr2o3、9.71％的sio2、 19.77％的mgo、7.17％的al2o3、13.25％的fe2o3、其余为不可避免的杂质；
40.(2)将步骤(1)得到的混合料运输至造粒机，每吨混合料中加入80l的水使混合料 的含水量达到10.5％，造粒成直径为20mm的生料团；
41.(3)将步骤(2)得到的生料团经筛分后送入竖炉顶部料仓，由圆盘布料机分批送入 炉内焙烧，控制焙烧温度1350℃、焙烧时间12h，焙烧后得到铬铁矿球团，铬铁矿球团中 至少有85％的球团强度≥900n；
42.(4)将铬铁矿球团与造渣剂、还原剂按质量比100：12：23配料入炉，造渣剂为蛇纹 石、硅石和青石的混合物，造渣剂中包含以下成分：按重量百分比计，39％的mgo、25％ 的
al2o3、26％的sio2、5％的cao；蛇纹石中按重量百分比计含有40％的mgo和35％的 sio2，硅石中sio2的含量为99wt％，青石中cao的含量为52wt％；还原剂为冶金焦，冶 金焦的固定碳含量达到86％；矿热炉冶炼参数为极心圆直径2.6m；电极电流密度8.2a/cm2、 二次电压173v、功率220kva、冶炼温度1750℃，冶炼4h后出铁得到高碳铬铁合金。
43.将对比组与上面三个实施例所制备得到的高碳铬铁合金进行成分分析对比、能耗与铬 回收率对比，结果如下表1所示。
44.表1对比组与三个实施例所制备得到的高碳铬铁合金的成分分析结果 及能耗与铬回收率对比结果
[0045][0046]
注：表中配矿比例为南非铬铁矿与土耳其铬铁矿之间的质量比。
[0047]
从表1中可以看出，配矿过程中随着土耳其铬铁矿所占比例的增加，冶炼的综合能耗 指标下降；金属cr的回收率上升，最终铬铁产品中杂质元素si、p、s也相应下降。为了 得到质量较好的铬铁产品，并使铬铁冶炼综合能耗低于3550kw
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h/t fe，金属cr回收率 高于91.3％，配矿过程中土耳其矿加入比例不应少于30％(质量占比)。