一種微波鋁熱還原金屬鉻的方法
【專利摘要】本發(fā)明涉及一種微波鋁熱還原金屬鉻的方法，屬于微波冶金【技術(shù)領(lǐng)域】。首先將氧化鉻粉、鋁粉、氯酸鉀粉、氧化鈣粉混合均勻后得到混合物料；將得到的混合物料進行微波加熱，升溫至溫度為1200℃～1250℃，當溫度在1200～1250℃范圍趨于平穩(wěn)后保溫30～40min，然后繼續(xù)升溫至溫度為1300℃～1450℃時，金屬液沉積底部，渣液漂浮頂部，最終使渣金屬液分離，此時將金屬液出料，金屬液澆鑄后即能獲得塊狀的金屬鉻。采用微波鋁熱還原法冶煉金屬鉻，渣金分離、金屬相聚集析出的過程在1300℃升溫至1450℃的過程中即可實現(xiàn)，低于傳統(tǒng)的冶煉溫度。
【專利說明】一種微波鋁熱還原金屬鉻的方法

【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及一種微波鋁熱還原金屬鉻的方法，屬于微波冶金【技術(shù)領(lǐng)域】。

【背景技術(shù)】
[0002]鉻鐵礦一直以來是我國的短缺礦種，需要大量進口。鉻鐵礦主要用于生產(chǎn)鉻鐵合金和金屬鉻。金屬鉻主要用于生產(chǎn)高溫合金、電熱合金、精密合金等。其合金用于航空、宇航、電器儀表等工業(yè)部門，另外，在鑄鐵生產(chǎn)中也應用廣泛。
[0003]公知的金屬鉻生產(chǎn)工藝，主要是采用電解法、金屬鉻熔煉爐法等冶煉技術(shù)。隨著對能源利用的日趨重視，開發(fā)節(jié)能型金屬鉻的生產(chǎn)工藝，已經(jīng)是不可阻擋的趨勢。微波作為一種新型的加熱能源，其顯著優(yōu)點是可以實現(xiàn)對粉狀物料的快速選擇性加熱，避免傳統(tǒng)加熱方式帶來的粉狀物料傳質(zhì)傳熱不均勻的現(xiàn)象。隨著對微波鋁熱還原法生產(chǎn)金屬鉻技術(shù)的不斷完善和優(yōu)化，其潛力將難以估計。
[0004]專利申請?zhí)枮椤?012104266768”公開了一種微波鋁熱還原金屬鉻的方法，將三氧化二鉻粉料、鋁粉和氯酸鈉混合，得混合料，將混合料按照前期料和后期料分兩批投料，采用爐外法進行冶煉，將前期料投入冶煉爐中，冶煉，倒渣；將后期料和鈣質(zhì)脫氧劑加入冶煉爐中，冶煉，倒渣，得低氧高純金屬鉻，其優(yōu)點:操作過程簡單，生產(chǎn)成本低，脫氧過程與冶煉金屬鉻同時進行，無需額外提供能源，節(jié)能環(huán)保；CaO與A1203、S12, Cr2O3可以生成低熔點的復合氧化物，有利于脫除熔融液相金屬鉻中的化合氧；金屬鈣氣化過程有助于傳質(zhì)，生成的Ca0.Al2O3上浮到金屬液上部的熔渣中，不引入其它雜質(zhì)，并使氧含量降低到0.01%?
0.03%，提高了金屬鉻的品質(zhì)。但是上述公開的專利中冶煉溫度為2200°C?2500°C，依然存在冶煉溫度過高，能耗消耗大等缺點。


【發(fā)明內(nèi)容】

[0005]針對上述現(xiàn)有技術(shù)存在的問題及不足，本發(fā)明提供一種微波鋁熱還原金屬鉻的方法。本方法采用微波還原制備金屬鉻，在能耗方面比傳統(tǒng)的生產(chǎn)工藝更加高效節(jié)能，本發(fā)明通過以下技術(shù)方案實現(xiàn)。
[0006]一種微波鋁熱還原金屬鉻的方法，其具體步驟如下:
(1)首先將氧化鉻粉、鋁粉、氯酸鉀粉、氧化鈣粉混合均勻后得到混合物料，其中氧化鉻粉占混合物料質(zhì)量的63%?69%，鋁粉占混合物料質(zhì)量的20%?25%，氯酸鉀粉占混合物料質(zhì)量的3%?6%，氧化鈣粉占混合物料質(zhì)量的8%?10% ；
(2)將步驟(I)得到的混合物料進行微波加熱，升溫至溫度為1200°C?1250°C，當溫度在1200?1250°C范圍趨于平穩(wěn)后保溫30?40min，然后繼續(xù)升溫至溫度為1300°C?1450°C時，金屬液沉積底部，渣液漂浮頂部，最終使渣金屬液分離，此時將金屬液出料，金屬液澆鑄后即能獲得塊狀的金屬鉻。
[0007]所述微波加熱微波功率為1500W，頻率為2.45GHz。
[0008]上述金屬鉻成分達到標號JCr98.5_A的金屬鉻成分要求，其主要成分為:Cr = 98.5wt.%，F(xiàn)e = 0.45wt.%，Si = 0.35wt.%，Al = 0.50wt.%。
[0009]微波作為一種綠色高效的加熱方法，利用其對物料的選擇性加熱的優(yōu)勢，同時由于微波加熱速度快，反應均勻，從而降低了反應溫度，極大的降低了金屬的燒損；在能耗方面比傳統(tǒng)的生產(chǎn)工藝更加高效節(jié)能。并且本發(fā)明相對于傳統(tǒng)電爐冶煉技術(shù)，采用微波加熱物料，避免了電解法、金屬鉻熔煉爐法冶煉能耗高，金屬收得率較低的缺點，此技術(shù)也為微碳鉻鐵的生產(chǎn)提供了前景。
[0010]微波鋁熱還原法冶煉金屬鉻的主要反應如下:
2Cr203+3Al — 4Cr+3Si02 Δ H0298k= — 539.445kJ(I)
Fe203+2A1 — 2Fe+Al203 Δ H0298k= — 860.16kJ(2)
KC103+2A1 — A1203+KC1 Δ H0298k= — -1719.7kJ(3)
本發(fā)明的有益效果是:(1)采用微波鋁熱還原法冶煉金屬鉻，渣金分離、金屬相聚集析出的過程在1300°C升溫至1450°C的過程中即可實現(xiàn)，低于傳統(tǒng)的冶煉溫度；微波加熱速度快，反應均勻，從而降低了反應溫度，極大的降低了金屬的燒損；在能耗方面比傳統(tǒng)的生產(chǎn)工藝更加高效節(jié)能；還原溫度低，有害氣體排放少，有利于節(jié)能、環(huán)保；(2)微波加熱具有不接觸的特性，避免了引入其它雜質(zhì)對金屬鉻的影響，尤其是避免了電解法生產(chǎn)金屬鉻過程中電解液的配加所帶入新的雜質(zhì)的影響。此為更加優(yōu)質(zhì)的金屬鉻生產(chǎn)提供了前景。

【具體實施方式】
[0011]下面結(jié)合【具體實施方式】，對本發(fā)明作進一步說明。
[0012]實施例1
該微波鋁熱還原金屬鉻的方法，其具體步驟如下:
(1)首先將73.5g氧化鉻粉、25.8g鋁粉、6.5g氯酸鉀粉、10.3g氧化鈣粉混合均勻后得到混合物料，其中氧化鉻粉占混合物料質(zhì)量的63%，鋁粉占混合物料質(zhì)量的22%，氯酸鉀粉占混合物料質(zhì)量的6%,氧化I丐粉占混合物料質(zhì)量的9% ；
(2)將步驟(I)得到的混合物料進行微波加熱，升溫至溫度為1230°C，當溫度在1230°C范圍趨于平穩(wěn)后保溫40min，然后繼續(xù)升溫至溫度為1445°C時，金屬液沉積底部，渣液漂浮頂部，最終使渣金屬液分離，此時將金屬液出料，金屬液澆鑄后即能獲得塊狀的金屬鉻，其中微波加熱微波功率為1500W，頻率為2.45GHz。
[0013]上述金屬鉻成分達到標號JCr98.5_A的金屬鉻成分要求，其主要成分為:Cr98.77wt.%，F(xiàn)e0.21wt.%，S1.25wt.%，A10.43wt.%。
[0014]實施例2
該微波鋁熱還原金屬鉻的方法，其具體步驟如下:
(1)首先將84.0g氧化鉻粉、24.0g鋁粉、4.0g氯酸鉀粉、10.0g氧化鈣粉混合均勻后得到混合物料，其中氧化鉻粉占混合物料質(zhì)量的69%，鋁粉占混合物料質(zhì)量的20%,氯酸鉀粉占混合物料質(zhì)量的3%,氧化I丐粉占混合物料質(zhì)量的8% ；
(2)將步驟(I)得到的混合物料進行微波加熱，升溫至溫度為1200°C，當溫度在1200°C范圍趨于平穩(wěn)后保溫30min，然后繼續(xù)升溫至溫度為1300°C時，金屬液沉積底部，渣液漂浮頂部，最終使渣金屬液分離，此時將金屬液出料，金屬液澆鑄后即能獲得塊狀的金屬鉻，其中微波加熱微波功率為1500W，頻率為2.45GHz。
[0015]上述金屬鉻成分達到標號JCr98.5_A的金屬鉻成分要求，其主要成分為:Cr = 98.83wt.%, Fe0.30wt.%, S1.20wt.%, A10.37wt.%。
[0016]實施例3
該微波鋁熱還原金屬鉻的方法，其具體步驟如下:
(1)首先96.0g氧化鉻粉、40.0g鋁粉、8.0g氯酸鉀粉、16.0g氧化鈣粉混合均勻后得到混合物料，其中氧化鉻粉占混合物料質(zhì)量的60%，鋁粉占混合物料質(zhì)量的25%，氯酸鉀粉占混合物料質(zhì)量的5%，氧化鈣粉占混合物料質(zhì)量的10% ；
(2)將步驟(I)得到的混合物料進行微波加熱，升溫至溫度為1250°C，當溫度在1250°C范圍趨于平穩(wěn)后保溫35min，然后繼續(xù)升溫至溫度為1450°C時，金屬液沉積底部，渣液漂浮頂部，最終使渣金屬液分離，此時將金屬液出料，金屬液澆鑄后即能獲得塊狀的金屬鉻，其中微波加熱微波功率為1500W，頻率為2.45GHz。
[0017]上述金屬鉻成分達到標號JCr98.5_A的金屬鉻成分要求，其主要成分為:Cr = 98.27wt.%，F(xiàn)e0.31wt.%，S1.33wt.%，A10.36wt.%。
[0018]實施例4
該微波鋁熱還原金屬鉻的方法，其具體步驟如下:
(O首先將110.0g氧化鉻粉、35.0g鋁粉、8.0g氯酸鉀粉、13.0g氧化鈣粉混合均勻后得到混合物料，其中氧化鉻粉占混合物料質(zhì)量的66%，鋁粉占混合物料質(zhì)量的22%，氯酸鉀粉占混合物料質(zhì)量的4%,氧化I丐粉占混合物料質(zhì)量的8% ；
(2)將步驟(I)得到的混合物料進行微波加熱，升溫至溫度為1210°C，當溫度在1210°C范圍趨于平穩(wěn)后保溫35min，然后繼續(xù)升溫至溫度為1436°C時，金屬液沉積底部，渣液漂浮頂部，最終使渣金屬液分離，此時將金屬液出料，金屬液澆鑄后即能獲得塊狀的金屬鉻，其中微波加熱微波功率為1500W，頻率為2.45GHz。
[0019]上述金屬鉻成分達到標號JCr98.5_A的金屬鉻成分要求，其主要成分為:Cr = 98.47wt.%，F(xiàn)e0.41wt.%，S1.30wt.%，A10.47wt.%。
[0020]上面對本發(fā)明的【具體實施方式】作了詳細說明，但是本發(fā)明并不限于上述實施方式，在本領(lǐng)域普通技術(shù)人員所具備的知識范圍內(nèi)，還可以在不脫離本發(fā)明宗旨的前提下作出各種變化。
【權(quán)利要求】
1.一種微波鋁熱還原金屬鉻的方法，其特征在于具體步驟如下: (1)首先將氧化鉻粉、鋁粉、氯酸鉀粉、氧化鈣粉混合均勻后得到混合物料，其中氧化鉻粉占混合物料質(zhì)量的63%?69%，鋁粉占混合物料質(zhì)量的20%?25%，氯酸鉀粉占混合物料質(zhì)量的3%?6%，氧化鈣粉占混合物料質(zhì)量的8%?10% ； (2)將步驟(I)得到的混合物料進行微波加熱，升溫至溫度為1200°C?1250°C，當溫度在1200?1250°C范圍趨于平穩(wěn)后保溫30?40min，然后繼續(xù)升溫至溫度為1300°C?1450°C時，金屬液沉積底部，渣液漂浮頂部，最終使渣金屬液分離，此時將金屬液出料，金屬液澆鑄后即能獲得塊狀的金屬鉻。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的微波鋁熱還原金屬鉻的方法，其特征在于:所述微波加熱微波功率為1500W，頻率為2.45GHz ο
【文檔編號】C22B5/04GK104313362SQ201410528555
【公開日】2015年1月28日 申請日期:2014年10月10日 優(yōu)先權(quán)日:2014年10月10日
【發(fā)明者】朱紅波, 吳奎霖, 李磊, 彭金輝, 楊坤, 賈景巖 申請人:昆明理工大學