制备铬铁合金的方法
【技术领域】
[0001]本发明属于冶金领域，具体而言，本发明涉及一种制备铬铁合金的方法。
【背景技术】
[0002]铬铁合金可作炼钢添加料生产多种特种钢，如不锈钢、弹簧钢、工具钢等，这些特种钢和特种合金在航空、宇航、汽车、造船以及国防工业领域得到广泛的应用。同时，金属铬也属于国家战略金属，主要用于与钴、镍、钨等元素冶炼特种合金。然而，我国铬矿资源贫乏，保有储量仅占世界储量的0.15%，95%铬铁矿依靠进口，同时现有生产工艺中铬铁矿粉矿也无法得到有效地利用，因此开发出一条合理利用铬铁矿冶炼铬铁合金的工艺尤为重要。
[0003]传统铬铁合金的生产工艺为采用优质块矿铬铁矿配加焦炭送入还原电炉，在16000C以上的高温下获得铬铁合金。由于铬铁矿粉料的加入会使炉料的透气性变差，导致生产不顺行且技术指标变坏，因此该法无法或很少使用价格低廉的铬铁矿粉料，生产成本较高。此外，该工艺还存在着能耗高、污染重的问题。为了达到既能利用粉矿又能降低能耗的双重效果，人们围绕铬铁冶炼开展了大量研发工作。其中，回转窑还原焙烧法-矿热炉法就是一种代表性工艺，相对较为成熟。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°C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，但该工艺仍存在以下问题需要解决:对原料要求很高，球团必须具备较高的强度，否则会发生结圈现象，造成生产不顺行；所用还原煤要求灰熔点要高于还原温度，否则也会发生结圈；球团金属化率不高，且易粉碎；单台处理量有限，生产能力偏低。针对以上问题，国内外开展了转底炉直接还原铬铁矿工艺的研究。
[0004]申请号为200610031068.1的专利提供一种利用铬铁矿粉和煤直接生产铬铁合金的方法，包括:将铬铁矿粉和煤粉等制成含碳球团，布入转底炉中在1300?1500°C高温下还原制备铬铁合金，具体要求反应温度控制在球团软熔温度以下，并且需要提高渣相碱度，从而使反应温度尽可能提高，以加快反应速率和提高金属还原率，这种高碱度的金属化球团在冷却过程中，由于热应力和过量碳粉的存在而自然粉化，经筛分即可获得铬铁合金。由于该过程未产生熔化反应，产品主要为固态铬铁合金颗粒，原料中的有害元素S、P等主要保留在渣相中，从而生产出的铬铁合金中S、P含量较低。然而该方法中需保持铬铁矿中二元碱度(R = Ca0/Si02)为1.2?1.6，并且由于铬铁矿中CaO含量一般很低，S12^量相对较高，需要额外补加大量含CaO物料，同时还需添加熔剂等物料；同时成型采用压球工艺，与造球工艺相比成本偏高；另外金属化球团陈化时间长达一天，生产周期较长。
[0005]申请号为200880017195.3的专利提供了一种由铬铁矿石/精矿生产铬金属块的方法，包括:在900°C的低温下在炉子中先将Cr:Fe比在1.0?3.3的范围内的铬铁矿石或铬铁精矿氧化；然后在混合器中将氧化的铬铁矿石或铬铁精矿与还原剂、熔剂石灰和硅石混合后，进行造球；最后将造好的球团布入转底炉中在1400°C?1550°C的温度下进行还原，还原时间为1.5?3小时，还原后的球团经过物理分离获得铬金属块和炉渣。然而该方法为了提高还原效果，增加了铬铁矿预氧化环节，流程变长，投资成本加大；同时需要添加硅石和石灰等作为熔剂；另外球团在转底炉内还原1.5?3小时，时间相对较长。
[0006]因此，现有的制备铬铁合金的技术有待进一步改进。
【发明内容】
[0007]本发明旨在至少在一定程度上解决相关技术中的技术问题之一。为此，本发明的一个目的在于提出一种制备铬铁合金的方法，该方法可以有效利用铬铁矿粉料资源，并且所得铬铁合金中铬具有较高的品位。
[0008]在本发明的一个方面，本发明提出了一种制备铬铁合金的方法，根据本发明的实施例，该方法包括:
[0009](I)将铬铁矿粉、还原剂、助还原剂、形核剂和粘结剂进行混合，以便得到混合物料；
[0010](2)向所述混合物料中加水进行造球，以便得到混合球团；
[0011](3)将所述混合球团进行干燥，以便得到干燥球团；
[0012](4)将所述干燥球团在还原炉内进行还原处理，以便得到金属化球团；
[0013](5)将所述金属化球团进行水淬处理，以便得到冷却球团；以及
[0014](6)将所述冷却球团进行破碎和磁选，以便得到铬铁合金和尾矿。
[0015]根据本发明实施例的制备铬铁合金的方法通过将铬铁矿粉料进行造球，可以解决传统铬铁合金冶炼工艺中铬铁矿粉无法利用的难题，并且由于矿粉价格较低，从而可以显著降低铬铁合金的制备成本，其次通过在混合过程中加入形核剂，使得在后续还原过程中可以有效促进还原出的金属铁和铬聚集长大，从而提高磁选过程中铬铁合金和尾矿的分离效率，另外本发明采用的是固态铬铁合金生产工艺，不仅可以缩短反应时间，而且可以省去电炉冶炼工序，从而缩短生产流程，并且所得铬铁合金中铬具有较高的品位。
[0016]另外，根据本发明上述实施例的制备铬铁合金的方法还可以具有如下附加的技术特征:
[0017]在本发明的一些实施例中，在步骤(I)中，所述铬铁矿粉、还原剂、助还原剂、形核剂和粘结剂的质量比为100: (20?35): (2?5): (3?6): (2?4)。由此，可以显著提高后续过程中金属化球团的金属化率。
[0018]在本发明的一些实施例中，在步骤(I)中，所述铬铁矿粉和所述还原剂的粒低于75微米的占80wt%以上，所述助还原剂粒径低于75微米的可以占80wt%以上，所述形核剂的平均粒径为0.1?I毫米。由此，可以实现铬铁矿的快速还原。
[0019]在本发明的一些实施例中，所述铬铁矿粉和还原剂的平均粒径分别独立地为5?15微米。由此，可以显著提高球团的金属化率。
[0020]在本发明的一些实施例中，所述还原剂为选自兰炭、无烟煤和烟煤中的至少一种，所述还原剂中固定碳含量为70wt%以上，所述助还原剂为选自石灰石、碳酸钠和硼砂中的至少一种，所述形核剂为选自铁粉和铬铁合金粉中的至少一种，所述粘结剂为选自膨润土、糖蜜和淀粉中的至少一种。由此，在显著提高金属化球团的金属化率的同时降低生产成本。
[0021]在本发明的一些实施例中，在步骤(2)中，所述水的加入量为所述混合物料重量的7?10%。由此，可以显著提高混合球团的强度。
[0022]在本发明的一些实施例中，在步骤(2)中，所述混合球团的平均粒径为8?14mm。由此，可以进一步提高金属化球团的金属化率。
[0023]在本发明的一些实施例中，在步骤(3)中，所述干燥球团中含水量低于2wt%。由此，可以进一步提高金属化球团的金属化率。
[0024]在本发明的一些实施例中，在步骤(4)中，所述还原处理是在1450?1650摄氏度下进行10?120分钟。由此，可以进一步提高金属化球团的金属化率。
[0025]在本发明的一些实施例中，在步骤(4)中，所述干燥球团的布料厚度为16?40毫米。由此，可以进一步提高金属化球团的金属化率。
[0026]在本发明的一些实施例中，在步骤(4)中，所述还原炉为蓄热式转底炉。由此，通过采用蓄热式转底炉还原设备，可以显著提高热量利用率，从而降低能源消耗，进而解决了传统工艺中能耗高、污染重的难题。
[0027]本发明的附加方面和优点将在下面的描述中部分给出，部分将从下面的描述中变得明显，或通过本发明的实践了解到。
【附图说明】
[0028]本发明的上述和/或附加的方面和优点从结合下面附图对实施例的描述中将变得明显和容易理解，其中:
[0029]图1是根据本发明一个实施例的制备铬铁合金的方法流程示意图。
【具体实施方式】
[0030]下面详细描述本发明的实施例，所述实施例的示例在附图中示出，其中自始至终相同或类似的标号表示相同或类似的元件或具有相同或类似功能的元件。下面