本发明涉及一种微波加热铬铁矿粉制备铬铁合金的方法，属于微波冶金与铬铁矿技术领域。
背景技术：
铬是重要的战略物资之一，在冶金工业、耐火材料和化学工业中得到了广泛的应用。其中在冶金工业上铬铁矿的应用比例达80%以上，主要用来生产铬铁合金和金属铬，而铬铁合金主要作为钢的添加料用于生产多种高强度、抗腐蚀、耐磨、耐高温、耐氧化的特种钢，这些特种钢是航空、宇航、汽车、造船，以及国防工业生产枪炮、导弹、火箭、舰艇等不可缺少的材料。随着炼钢技术的快速发展需要，特种钢的生产要求铁合金的洁净度高，质量稳定，同时随着钢种的细化，对中低碳铬铁的需求也日益增长。目前中、低碳铬铁合金的生产采用较多是电硅热法和吹氧法。电硅热法是将铬矿、硅铬合金和石灰加入电炉中试炉料熔化，硅铬合金中的硅还原铬矿中的cr2o3而得到中低碳铬铁。该方法的缺点是电耗高（约1800kwh/t），冶炼中的碳电极与液态合金接触，易使铬铁合金增碳，达不到中、低碳铬铁合金质量要求，工序长，而且中间产品多次浇铸、破碎、精整、入库，大大降低了铬的回收率；吹氧法是将氧气直接吹入高碳铬铁液中进行氧化脱碳，该方法冶炼温度高（1800～2000℃），对炉衬损坏严重，对入炉的液态高碳铬铁要求严格，温度1450～1600℃，铁水含硅≤1.5%，铁水含硫≤0.036%，同时铬的回收率较低，只有81%左右。针对传统中低碳铬铁生产的突出问题，研究和开发一种流程短、经济有效、操作简单的新技术和工艺生产中低碳合金以适应当今炼钢技术发展十分必要。采用直接还原法生产铬铁矿缩短流程是一条理想的途经，在这方面国内外也做了相关研究。北京科技大学徐荣军等研究了含碳铬矿球的直接还原，研究结果表明：在1350℃还原15min，铬金属化率达90%以上，且配碳量需比理论配碳量过量20%。武汉科技大学薛正良等研究了含碳铬矿团块的高温还原特性，结果表明当还原温度高于1400℃时，控制适宜的渣相组成和内配碳比，可以实现还原产物中金属相和渣相的完全分离。中南大学李建臣等研究了含碳铬铁矿球团的固态还原特性，研究结果表明高温(≥l300℃)时，可实现含碳铬铁矿球团的快速还原(t≤lh)；低温时，铁优先于铬还原，总还原反应完成时间需3～4h；添加剂强化含碳铬铁矿球团预还原的实验结果表明，不同添加剂对还原反应的影响具有较大差异，不同温度下相同添加剂的催化能力也有一定的差异。dollychakraborty研究了石油焦、脱挥发分焦炭、石墨对铬铁矿还原速率的影响，结果表明石油焦还原速率最大，石墨还原速率最小。此外还对惰性气体保护下流速对碳热还原铬铁矿情况进行了研究。s.ranganathan、hiroshig等对行为也做了相关研究。关于含碳铬铁矿的还原研究虽然不少，但是对于生产中低碳铬铁矿，用碳作为还原剂产品质量达不到要求，硅铬合金是很好的选择，同时采用新的加热方式取代传统的碳电极加热，可避免冶炼铬铁合金过程增碳。
近年，微波加热在冶金中的应用研究日益增多，同时取得了很多研究成果，形成了一门新的冶金技术。微波加热与常规加热不同，它不需由表及里的热传导，而是利用微波在物料内部的介电损耗直接将冶金反应所需能量选择性地传递给反应的分子或原子，在足够强度的微波能量密度下，其原位能量转换方式使物料微区得到快速的能量累积，这种原位能量转换方式使得微波冶金具有以下用常规加热方式无法比拟的优点：选择性加热物料、升温速率快、加热效率高；对化学反应具有催化作用，能降低反应温度，缩短反应时间，促进节能降耗；其本身不产生任何气体，是实现冶金工业清洁生产的有效途径之一；使物料在瞬间得到或失去热量来源，易于自动控制。利用微波加热的这些优点，有可能开发出在常规加热条件下无法实现的冶金新技术和新工艺，改造某些传统的冶金工艺和技术，提升冶金产品深加工水平，完善产品结构，实现冶金过程的高效、节能、环境友好。目前微波加热已用于矿石的破碎、难选金矿的预处理、从低品位矿石和尾矿中回收金、从矿石中提取稀有金属和重金属、铁矿石和钒钛磁铁矿的碳热还原等，在未来冶金技术的发展中，微波冶金将发挥越来越重要的作用。太原理工大学陈津等研究了含碳铬铁矿粉在微波场中的升温特性，研究结果表明：含碳铬铁矿粉在频率21450ghz的微波场中具有良好的升温特性，在微波加热功率10kw、含碳铬铁矿粉1kg的条件下，含碳铬铁矿粉在7min内温度可升至1100℃，升温速率为157.1℃/min，这说明铬铁矿具有良好的吸波性能，微波场中硅热还原铬铁矿具有可行性，这为低碳铬铁的冶炼提供了一种新方法，具有一定的理论意义和实际价值。但是用碳还原铬铁矿，碳不易完全脱除，从而难以得到中低碳铬铁合金。所以要实现短流程冶炼中低碳铬铁合金，用硅作为还原剂是最合适的选择，且用硅还原铬时，为提高铬的回收率，可向炉渣中加熔剂，使其能与sio2化合并生成稳定的硅酸盐，同时实现渣金分离。
现有技术中仍然存在生产成本高、能耗高的缺陷需要克服，所以针对低碳铬铁生产过程的优化仍然十分必要。
技术实现要素：
针对上述现有技术存在的问题及不足，本发明提供一种微波加热铬铁矿粉制备铬铁合金的方法。本方法充分发挥微波冶金技术物料升温快、还原温度低、时间短、能源利用率、清洁无污染等优点，提出利用微波硅热还原法冶炼中低碳铬铁，该方法使用的是75#硅铁合金，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。本发明通过以下技术方案实现。
一种微波加热铬铁矿粉制备铬铁合金的方法，其具体步骤如下：
首先将铬铁矿破碎至粒度为200目以下得到铬铁矿粉，然后将铬铁矿粉与75#硅铁合金、氧化钙按照质量比为4～5:3～3.5:3～4混合均匀，在微波功率为1000～1500w下，微波加热1100～1450℃恒温烧结10～40min后，恒温烧结结束后进行除渣，得到铬铁合金。
所述铬铁矿粉包括以下质量百分比组分：cr2o340.82%；sio25.02%；al2o313.04%；cao2.4%；mgo10.83%；tfe19.85%；cr2o3/feo:1.69。
本发明的有益效果是：
（1）本发明与常规加热相比，本反应的升温速率更快，还原温度低、时间短、铬的转化率高。
（2）本发明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。
（3）本发明使用的是75#硅铁合金粉，提高了铬的转化率，在温度为1450℃时，铬的转化率高达97%。
（4）本发明使用的是耐高温的氧化铝坩埚，使得生产耗能大大降低，从而降低了生产成本。
（5）本发明工艺简单、流程短，可操作性强，成本较低，易于实现工业化生产。
（6）本发明环保无污染，显然经济成本较低，是生产铬铁合金的一条有效途径。
具体实施方式
下面结合具体实施方式，对本发明作进一步说明。
实施例1
该微波加热铬铁矿粉制备铬铁合金的方法，其具体步骤如下：
首先将铬铁矿（铬铁矿包括以下质量百分比组分：cr2o340.82%；sio25.02%；al2o313.04%；cao2.4%；mgo10.83%；tfe19.85%；cr2o3/feo:1.69;破碎至粒度为200目以下得到铬铁矿粉，然后将铬铁矿粉与75#硅铁合金、氧化钙按照质量比为4:3:3混合均匀，在微波功率为1000w下，微波加热1100℃恒温烧结10min后，恒温烧结结束后进行除渣，得到铬铁合金。
上述得到的铬铁合金中铬含量为29.93%、铁含量为42.24%；铬的转化率70.19%。
实施例2
该微波加热铬铁矿粉制备铬铁合金的方法，其具体步骤如下：
首先将铬铁矿（铬铁矿包括以下质量百分比组分：cr2o340.82%；sio25.02%；al2o313.04%；cao2.4%；mgo10.83%；tfe19.85%；cr2o3/feo:1.69;破碎至粒度为200目以下得到铬铁矿粉，然后将铬铁矿粉与75#硅铁合金、氧化钙按照质量比为5:3.5:4混合均匀，在微波功率为1200w下，微波加热1200℃恒温烧结30min后，恒温烧结结束后进行除渣，得到铬铁合金。
上述得到的铬铁合金中铬含量为58.45%、铁含量为12.49%；铬的转化率83.34%。
实施例3
该微波加热铬铁矿粉制备铬铁合金的方法，其具体步骤如下：
首先将铬铁矿（铬铁矿包括以下质量百分比组分：cr2o340.82%；sio25.02%；al2o313.04%；cao2.4%；mgo10.83%；tfe19.85%；cr2o3/feo:1.69;破碎至粒度为200目以下得到铬铁矿粉，然后将铬铁矿粉与75#硅铁合金、氧化钙按照质量比为4.5:3.3:3.5混合均匀，在微波功率为1500w下，微波加热1450℃恒温烧结40min后，恒温烧结结束后进行除渣，得到铬铁合金。
上述得到的铬铁合金中铬含量为70.11%、铁含量为15.67%；铬的转化率97.09%。
以上对本发明的具体实施方式作了详细说明，但是本发明并不限于上述实施方式，在本领域普通技术人员所具备的知识范围内，还可以在不脱离本发明宗旨的前提下作出各种变化。