一种生产高碳铬铁的方法
【专利摘要】本发明公开了一种生产高碳铬铁的方法，通过将原料处理生成球团，并在转底炉中对球团进行预还原生成铬铁直接还原球团，然后将铬铁直接还原球团热送至矿热炉中进行冶炼分离得到高碳铬铁。本发明对原料适应性较强，对燃料的要求很低，有效降低电耗和还原剂的用量，充分利用生产过程中烟气余热及球团显热；有效提高球团的质量和生产作业率，且采用蓄热式燃烧技术，能提高炉内温度，降低能耗和成本，有效提高铬的还原率。
【专利说明】
一种生产高碳铬铁的方法
技术领域
[0001] 本发明涉及一种合金生产的方法，尤其涉及一种采用转底炉和矿热炉双联冶炼高 碳铬铁的方法。
【背景技术】
[0002] 随着全球铬矿资源的大量开采，导致优质块矿资源越来越少，贫铬矿经选矿后得 到的全是粉矿;但在矿热炉冶炼高碳铬铁时，粉矿过多会使炉料透气性变差，炉况恶化，严 重影响安全、电耗和铬收得率等技术经济指标，导致目前主流设备一一全封闭矿热炉无法 直接采用粉矿冶炼。因此新型高碳铬铁冶炼工艺的开发，对降低焦粉用量和冶炼电耗，提高 铬收得率和市场竞争力起到至关重要的作用。
[0003] 目前国际通行的铬矿粉处理和冶炼工艺主要有铬矿粉小球焙烧(Outokumpu)法、 SRC法和DRC法。
[0004] 铬矿粉小球焙烧(Outokumpu)法是先将铬矿粉研磨、过滤脱水，矿粉滤饼和膨润土 混合造球再送入双炉壳竖炉中焙烧，成品铬矿小球和焦炭、硅石配料后送矿热炉炉顶的回 转窑预热后再进入封闭埋弧矿热炉冶炼。矿热炉热装料温度较低(450~550°C)，无法有效 的利用物理显热，冶炼电耗比SRC法和DRC法高，冶炼电耗高约800kwh/t铬铁;铬矿球团焙烧 过程在氧化性气氛下进行，无预还原功能，导致矿热炉冶炼焦炭用量大。
[0005] SRC法和DRC法均为球团预还原法，其主要特点是将矿热炉冶炼工序的功能进行前 提，在进入矿热炉之前将球团进行预先还原，其主要区别在于SRC法采用回转窑作为预还原 设备，DRC法采用转底炉作为预还原设备，其中采用转底炉进行预还原可以避免回转窑结 圈、粉化等问题，有效提高球团的质量和生产作业率，且采用蓄热式燃烧技术，能提高炉内 温度至1400~1450°C，有效提高铬(Cr)的还原率。
【发明内容】
[0006] 本发明主要针对当前铁合金冶炼过程中对原燃料要求较高，矿粉利用率低、能耗 大等问题，提供一种生产高碳铬铁的方法。
[0007] 本发明的技术方案:为实现上述目的，该方法包括以下步骤：
[0008] (1)原料包括铬铁矿粉、焦粉和膨润土，对铬铁矿粉、焦粉按照碳氧比为0.8~2.4 进行配比，膨润土的质量为矿粉质量的1~5%，对原料进行第一次烘干、细磨、混合，并在圆 盘造球机上制成生球，将所述生球在链篦机上进行预热烘干；
[0009] (2)转底炉直接预还原系统对预热烘干后的生球进行预还原反应，得到高温铬铁 直接还原球团；
[0010] (3)热送系统将所述高温铬铁直接还原球团加入到矿热炉料仓中，进而向矿热炉 加料；
[0011] (4)矿热炉熔分冶炼系统对所述高温铬铁直接还原球团进行深还原和渣铁分离， 得到成品。
[0012] 有益效果:相比较现有技术，本发明对原料适应性较强，对燃料的要求很低，可以 将低热值、价格便宜的煤气（>800kcal/Nm 3)用于转底炉生产预还原铬矿球团，经预热和烘 干后的球团先在转底炉中实现铬铁球团的预还原(还原率可达70%)，并将高温铬铁直接还 原球团（750~850°C)热送至矿热炉进行深还原及渣铁分离熔炼，有效降低矿热炉冶炼电耗 (2000~2200kwh/t铬铁)和还原剂(焦粉）的用量，充分利用生产过程中烟气余热及球团显 热。采用转底炉进行预还原可以避免回转窑结圈、粉化等问题，有效提高球团的质量和生产 作业率，且采用蓄热式燃烧技术，能提高炉内温度，降低能耗和成本，有效提高铬的还原率。
【附图说明】
[0013] 图1为本发明的工艺流程图。
【具体实施方式】
[0014] 下面结合附图与【具体实施方式】，对本发明作更进一步的说明。
[0015] 该方法包括以下步骤：
[0016] (1)原料处理与准备:对铬铁矿粉、焦粉、膨润土等原料进行配料、第一次烘干、细 磨、混合，在圆盘造球机上造球，生球在链篦机上进行预热烘干;其中原料经第一次烘干后 的水分为1 %~2% ;细磨后原料的粒度0~0.074mm含量为85%~100% ;混合后物料水分含 量达6%~8%，以利于后续造球工艺;造球后生球粒度为9~16mm的含量达95%，生球水分 控制在12%~14%，经链篦机预热烘干后的球团水分为0%~2%。
[0017] (2)转底炉直接预还原:将链篦机预热烘干后的球团通过布料机向转底炉内供料， 根据炉底转动速度自动控制料的流量，满足连续均匀布料的要求。干球在炉底上铺1~2层。 转底炉的炉底匀速转动，载着布在炉底上的干球依次经过各个区段。通过调节炉底转动速 度，可以改变干球在炉内停留还原的时间。料块在炉内的还原时间一般为20~45min。转底 炉圆环炉膛划分为装料区、排烟区、预热区（500~600°C)、中温还原区（1000~1200Γ)、高 温还原区（1350~1450°C)和出料区（800~900°C)。干球随炉底旋转，经历上述各区后完成 还原过程，成为铬铁直接还原球团。转底炉产出的铬铁直接还原球团中铁金属化率为92%， 铬金属化率为70%。该步骤对燃料的要求很低，可以将低热值、价格便宜的煤气(>800kcal/ Nm3)用于转底炉生产预还原铬矿球团，经预热烘干后的球团先在转底炉中实现铬铁球团的 预还原(还原率可达70% )。所述转底炉为蓄热式转底炉，转底炉所用的煤气来自于矿热炉 冶炼所产生的烟气，烟气经除尘净化后引入转底炉，与助燃空气经蓄热室预热后在转底炉 内混合燃烧，提供预还原所需温度。采用转底炉进行预还原可以避免回转窑结圈、粉化等问 题，有效提高球团的质量和生产作业率，且采用蓄热式燃烧技术，能提高炉内温度，降低能 耗和成本，有效提尚络的还原率。
[0018] (3)热送系统将所述高温铬铁直接还原球团以40~50t/h定量加入矿热炉料仓中， 加料周期为20~30min，进而向矿热炉加料。设于转底炉炉底上方的螺旋出料机将铬铁直接 还原球团连续排出，经由转底炉的卸料口及与其连接的导管，装入保温料罐，完成高温铬铁 直接还原球团周期、定量地加入到矿热炉中冶炼，其中热送温度为750~850°C。将高温铬铁 直接还原球团热送至矿热炉进行深还原及渣铁分离熔炼，有效降低矿热炉冶炼电耗(2000 ~2200kwh/t铬铁)和还原剂(焦粉)的用量，充分利用生产过程中烟气余热及球团显热。
[0019] (4)矿热炉熔分冶炼系统对所述高温铬铁直接还原球团进行深还原和渣铁分离， 得到合格成分的高碳铬铁成品。入炉物料温度为700~800°C，并同时加入块状焦炭（20~ 50mm)，加上球团中的残炭(含碳量3~6% )，以提供深还原反应所需的还原剂;反应所需的 热量由高温球团的固有物理显热和矿热炉电极加热提供，保持炉内冶炼温度为1650~1700 °C;通过加入硅石、白云石来调节炉渣熔点为1600~1650°C，有利于冶炼过程中渣铁分离， 出渣出铁顺利，产品为熔分铬铁水，副产品为熔渣。矿热炉冶炼所产生的烟气经除尘净化后 用于转底炉直接预还原提供热能。能源利用率高，整个流程工序能耗可降低约10%。
[0020] 为验证本发明的有益效果，分别进行了两组实验。采用铬铁矿(含Cr2〇3:41.73%， 丁卩^20.88%)、焦粉和膨润土为原料，将铬铁矿粉、焦粉、膨润土按照表1进行配料，得到51^-1、SL-2、SL-3和SL-4四组实施例，并分别对四组实施例进行烘干至水分为1.5%，细磨后原 料的粒度〇~〇. 〇74mm的含量达到85%以上，细磨后进行混合，并在圆盘造球机上制成生球， 将所述生球在链篦机上进行预热烘干;对烘干后的球团进行高温焙烧，得到高温铬铁直接 还原球团；
[0021] 表1物料配比 [0022]
[0023]~将SL-l、SL-2、SL-3和SL-4所得的高温铬铁直接还原球团分别配加5%石灰石和 10%硅石，进行熔分冶炼，冶炼温度为1700°c，熔分时间为60min，实现较好的渣铁分离的效 果，获得的铬铁合金中C含量<10%，铬含量大于55%，达到高碳铬铁(FeCr55C1000)国家标 准所规定的成分要求，如表2所示。
[0024]表2高碳铬铁成分
[0025]
?〇〇26?~以上所述仅是本发明的优选实施方式，应当指出：对于本技术领域的普通技术人_ 员来说，在不脱离本发明原理的前提下，还可以做出若干改进和润饰，这些改进和润饰也应 视为本发明的保护范围。
【主权项】
1. 一种生产高碳铬铁的方法，其特征在于，该方法包括以下步骤： (1) 原料包括铬铁矿粉、焦粉和膨润土，对铬铁矿粉、焦粉按照碳氧比为0.8~2.4进行 配比，膨润土的质量为矿粉质量的1~5%，对原料进行第一次烘干、细磨、混合，并在圆盘造 球机上制成生球，将所述生球在链篦机上进行预热烘干； (2) 转底炉直接预还原系统对预热烘干后的生球进行预还原反应，得到高温铬铁直接 还原球团； (3) 热送系统将所述高温铬铁直接还原球团加入到矿热炉料仓中，进而向矿热炉加料； (4) 矿热炉熔分冶炼系统对所述高温铬铁直接还原球团进行深还原和渣铁分离，得到 成品。2. 根据权利要求1所述的生产高碳铬铁的方法，其特征在于，步骤（1)采用煤气对生球 进行预还原，所述煤气为步骤(4)矿热炉冶炼所产生的烟气，所述烟气经除尘净化后引入转 底炉，与助燃空气经蓄热室预热后在转底炉内混合燃烧，用于提供预还原所需温度。3. 根据权利要求1或2所述的生产高碳铬铁的方法，其特征在于，原料经第一次烘干后 的水分含量为1%~2% ;细磨后原料的粒度0~0.074mm的含量为85%~100% ;混合后原料 水分含量为6 %~8 %。4. 根据权利要求1或2所述的生产高碳络铁的方法，其特征在于，所述生球粒度9~16_ 的含量为95%~100%，生球水分含量为12%~14% ;预热烘干后的生球水分含量为0~ 2%〇5. 根据权利要求1或2所述的生产高碳铬铁的方法，其特征在于，所述转底炉为蓄热式 转底炉，转底炉炉内还原区温度为1350~1400°C，出料温度为900~950°C。6. 根据权利要求1或2所述的生产高碳铬铁的方法，其特征在于，转底炉产出的铬铁直 接还原球团中铁金属化率为92%，铬金属化率为70%。7. 根据权利要求1或2所述的生产高碳铬铁的方法，其特征在于，铬铁直接还原球团的 含碳量为3 %~6 %，铬铁直接还原球团热送温度为750~850 °C。8. 根据权利要求1或2所述的生产高碳铬铁的方法，其特征在于，矿热炉熔分冶炼系统 的冶炼温度为1650~1700°C。9. 根据权利要求1或2所述的生产高碳铬铁的方法，其特征在于，所述步骤(4)中加入焦 炭，用来提供还原剂;加入硅石、白云石，用来调节炉渣熔点为1600~1650°C。
【文档编号】C22B1/243GK105908061SQ201610409036
【公开日】2016年8月31日
【申请日】2016年6月12日
【发明人】周长城, 雷华, 季爱兵, 张晨, 孙超
【申请人】江苏省冶金设计院有限公司