專利名稱：：鉻礦的冶煉還原方法
技術(shù)領(lǐng)域：
：本發(fā)明涉及一種鉻礦的冶煉還原方法，更具體而言，本發(fā)明涉及一種直接利用廉價的鉻礦代替昂貴的合金鐵以高效率達(dá)到穩(wěn)定冶煉還原的方法。
背景技術(shù)：
：到目前為止，不銹鋼的生產(chǎn)是利用在電爐中鉻礦等的碳還原得到的鐵鉻合金實現(xiàn)的。然而，鐵鉻合金的生產(chǎn)需消耗大量電能且因而生產(chǎn)費用很高，因此不銹鋼的生產(chǎn)費用也很高。已經(jīng)研究出一種所謂的冶煉還原方法來作為解決上述問題的對策，其中鉻礦、或者經(jīng)過預(yù)處理的鉻礦的未還原或半還原顆粒在不需要電能的冶金反應(yīng)容器、如轉(zhuǎn)爐等中進(jìn)行碳還原以制備含鉻的熔融金屬(例如日本專利A-58-9959和日本專利A-55-91913)。然而，上述的鉻礦冶煉還原方法還存在下述問題。1)鉻礦包含大量的脈石成分(MgO，Al2O3等等)，因為脈石成分包含在燃料和作為還原劑的碳素物中，所以在冶煉還原過程中產(chǎn)生了大量的爐渣。2)除了大量的爐渣之外，如果還原反應(yīng)效率低，耐火材料將會因具有高氧化性能的金屬氧化物成分(Cr2O3，F(xiàn)eO)而顯著損失，且冶煉時間也更長。3)當(dāng)碳素物僅依據(jù)由碳平衡和熱平衡計算的需要量來裝料時，會引起爐渣起泡和噴濺，因而操作變得不穩(wěn)定。4)因此，在冶煉還原中裝入過量的碳素物。然而，當(dāng)碳素物被過量使用時，在吹煉結(jié)束后殘留在爐渣中的碳量增大，這將會降低碳素物的利用并且對爐渣的有效利用施加了不利的影響。
發(fā)明內(nèi)容本發(fā)明的目的是有利地解決上述問題并且提供一種鉻礦的冶煉還原方法，其中(1)爐渣量的增長可以得到控制，(2)鉻礦的還原反應(yīng)效率可以得到提高以獲得減輕的耐火材料沖蝕、減少的操作時間以及穩(wěn)定的操作，以及(3)可以在冶煉還原步驟中有效地利用爐渣，并因此可以廉價且有效地獲得含鉻的熔融金屬以作為不銹鋼的基底金屬。那就是說，本發(fā)明的基本點和結(jié)構(gòu)如下所述。1.一種鉻礦的冶煉還原方法，通過將碳素物和鉻礦裝入容納在例如轉(zhuǎn)爐等冶金反應(yīng)容器內(nèi)的熱金屬中，供入氧氣以燃燒碳素物并通過燃燒的熱量而實現(xiàn)鉻礦的熔化與還原，從而產(chǎn)生含鉻的熔融金屬，其特征在于，一種哈德格羅夫可磨性指數(shù)(HGI)不超過45且揮發(fā)物(VM)不超過10％的含碳物質(zhì)被用作碳素物。2.一種按照第一條所述的冶煉還原方法，其中裝入冶金反應(yīng)容器中的碳素物具有這樣的粒度組成，即大于由下列等式(1)計算出的給定粒度(dp)的粒度率不小于80％dp＝0.074·((Q+0.04·VM·W)/D2)2/3(mm)……(1)其中VM碳素物中的揮發(fā)物(％)W碳素物的供給速率(kg/min)Q由于氧的供給而從反應(yīng)容器內(nèi)部產(chǎn)生(CO+CO2)的速率(Nm3/min)D反應(yīng)容器的開口直徑(m)3.一種按照第1或2條所述的冶煉還原方法，其中所述碳素物以一定的量被裝入冶金反應(yīng)容器中，所述裝入碳素物的總表面積不小于60m2/噸存在于反應(yīng)容器中的爐渣。4.一種按照第1、2或3條所述的冶煉還原方法，其中粒度小于由等式(1)計算出的粒度的一部分碳素物發(fā)生結(jié)塊。5.一種按照第1、2、3或4條所述的冶煉還原方法，其中所述反應(yīng)容器是采用MgO-C磚的轉(zhuǎn)爐，至少在反應(yīng)容器與爐渣接觸部分的局部該MgO-C磚的C含量為8-25％。6.一種按照第1、2、3、4或5條所述的冶煉還原方法，其中所述反應(yīng)容器內(nèi)部的二次燃燒比不大于30％。下面將具體描述本發(fā)明。發(fā)明人已經(jīng)在小型熔煉爐中利用各種碳素物來研究冶煉還原狀態(tài)，以便于更詳細(xì)地研究冶煉還原時碳素物的作用。結(jié)果證明當(dāng)采用的含碳物質(zhì)具有較少的脈石成分和較少的揮發(fā)物時，鉻礦的還原反應(yīng)效率得以提高。隨后，發(fā)明人作了實驗實際上將上述含碳物質(zhì)加入碳飽和的熔融金屬以闡明上述原因。因此，已經(jīng)發(fā)現(xiàn)當(dāng)加入的含碳物質(zhì)被熱碎以形成細(xì)微顆粒時，尤其可以得到好的結(jié)果。那就是說，已經(jīng)發(fā)現(xiàn)裝入反應(yīng)容器后通過熱碎而被精細(xì)粉碎的碳素物其反應(yīng)表面積的增加可以非常有效地提高冶煉還原步驟中的還原反應(yīng)效率。圖1中示出了冶煉還原完成后每噸爐渣(測量值考慮到粒度分布)的碳素物的總表面積與爐渣中總的鉻濃度(T.Cr)二者關(guān)系的研究結(jié)果。由圖1可見，與采用的碳素物的種類無關(guān)，當(dāng)碳素物的反應(yīng)表面積增加時，促進(jìn)了還原反應(yīng)并由此當(dāng)冶煉還原結(jié)束后爐渣中的Cr濃度降低了。因此，利用碳素物使鉻從熔渣中的還原可以由碳素物的總表面積表示。當(dāng)所述總表面面積不小于60m2/噸爐渣時，爐渣中總的鉻濃度(T.Cr)不大于1％，由此可以理解能得到約100％的還原。因此在本發(fā)明中，碳素物的總表面積被限制到不小于60m2/噸爐渣。此外，為了獲得如上所述的總表面積不小于60m2/噸爐渣這一特征，考慮到裝入的碳素物與同時裝入的氧氣以及爐渣中存在的氧化鉻發(fā)生還原反應(yīng)而被瞬時消耗，始終提供碳素物就是必需的。即控制碳素物的供給速率是重要的，以便于根據(jù)考慮了碳燃燒(一次和二次燃燒)的反應(yīng)熱、氧化鉻的還原吸熱等等全面的熱平衡和質(zhì)量平衡、通過確定氧氣的供給速率和碳的供給速率，從而始終保持上述條件。那么，因為當(dāng)粒度很小時，裝入反應(yīng)容器的碳素物的利用率降低，故在碳素物的裝爐中其粒度是重要的。由于用于冶煉還原的反應(yīng)容器內(nèi)部溫度非常高，裝入的碳素物被劇烈加熱以使其中包含的揮發(fā)物迅速氣化。產(chǎn)生的氣體被加入到由碳素物的一次和二次燃燒而產(chǎn)生的CO和CO2氣體中，由此反應(yīng)容器開口處的氣體流速提高了，因而碳素物向反應(yīng)容器外側(cè)的散射率增加了而碳素物的利用率降低了。當(dāng)粒度變得更小時，這種趨勢是明顯的。另一方面，當(dāng)粒度大時，利用率沒有問題。但是，為了實現(xiàn)先前提到的總表面積，與利用碳素物的細(xì)微顆粒相比就需要非常大量的碳素物。因此，吹煉后爐渣中殘留了較大量的碳，從而碳素物的廢料量增加了且不能獲得爐渣的有效利用。在這個方面，當(dāng)裝入反應(yīng)容器的碳素物具有并未由于從反應(yīng)容器開口流出的氣體而散射的粒度且該碳素物在裝入反應(yīng)容器后通過熱碎而被精細(xì)粒化時，在利用率和所需的碳量方面不存在問題，因此可以達(dá)到有效的冶煉還原。因此，發(fā)明人就各種碳素物作出進(jìn)一步研究，以便找到能滿足上述性能的碳素物。首先，當(dāng)研究通用煤時，已經(jīng)證實在通用煤中只有揮發(fā)物膨脹且并未具體引起熱碎。其次，當(dāng)研究焦碳時，已經(jīng)證實煤包含的氣體成分例如氫等等在煤的焦化步驟中揮發(fā)，該步驟是焦碳的生產(chǎn)步驟，因此焦碳的孔隙度變高，但是煤包含的脈石成分例如SiO2、Al2O3等等作為一種集合體導(dǎo)致無法熱碎。另一方面，比較致密的煤具有較少的脈石成分和較少的揮發(fā)物，與通用煤相比，其氣體揮發(fā)量較少且集合體的量較少，因而已經(jīng)發(fā)現(xiàn)當(dāng)這些煤暴露于高溫大氣下時，它們迅速受熱而引起揮發(fā)物或蒸汽的劇烈膨脹，因此當(dāng)揮發(fā)物或蒸汽從系統(tǒng)中逸出時很容易引起熱碎。當(dāng)這樣的一種含碳物質(zhì)被用作冶煉還原的碳素物時，它在反應(yīng)容器中被熱碎以增加用于還原反應(yīng)的碳素物的表面積，由此提高了還原反應(yīng)效率。此外，當(dāng)鉻礦被裝入小型試驗轉(zhuǎn)爐時，對磨蝕原理和耐火材料通過爐渣的速率進(jìn)行研究。結(jié)果是，當(dāng)鉻礦從鉻裝料槍進(jìn)行裝料時，通常已經(jīng)認(rèn)為鉻礦以顆粒組的形式而不是以單個顆粒的形式垂直下降且基本上未受到圖2所示上升氣流的影響而進(jìn)入爐渣中，然后其熔于渣中并被渣包含的碳素物還原。然而事實上已經(jīng)證實，如圖3所示，一部分鉻礦到達(dá)耐火材料壁且氧化物、具體是鉻礦中包含的氧化鐵與耐火材料的碳發(fā)生反應(yīng)而促進(jìn)了MgO-C磚的磨蝕。而且，已經(jīng)證實在頂吹氧槍的高二次燃燒比的條件下，爐渣的過氧化狀態(tài)變得非常大。在圖2和3中，標(biāo)號1是轉(zhuǎn)爐，標(biāo)號2是頂吹氧槍，標(biāo)號3是鉻裝料槍，標(biāo)號4是煤。因此，促進(jìn)鉻在爐渣中的還原這一特點是有效的，這不僅提高了反應(yīng)效率也降低了耐火材料的磨蝕。然后，對顯示了顯著改善結(jié)果的煤的性能進(jìn)行研究，已經(jīng)發(fā)現(xiàn)滿足由JISM8801定義哈德格羅夫可磨性指數(shù)(HGI)不大于45且揮發(fā)物(VM)不大于10％的含碳物質(zhì)作為一種提高鉻礦還原反應(yīng)效率和耐火材料使用壽命的碳素物是有效的。術(shù)語HGI是根據(jù)JISM8801定義的并作為可磨性的一個指標(biāo)，當(dāng)一給定的試樣(具有約1mm粒度的粉料約50g)在哈德格羅夫試驗機(jī)中被粉碎且通過給定的細(xì)篩(74μm)篩分之后，通過將一個細(xì)粒質(zhì)量(W)代入下列等式而計算出哈德格羅夫可磨性指數(shù)HGIHGI＝13+6.93W為了研究上升煤顯示出顯著改善效果這一情況，煤4從位于轉(zhuǎn)爐上方的料斗裝入，如圖3所示，并且在轉(zhuǎn)爐內(nèi)從氣體中取出試樣。圖4(a)示出裝料前煤的粒度分布，而圖4(b)示出裝料后從轉(zhuǎn)爐中的氣體回收的煤的粒度分布。從這些圖可見，滿足上述條件的煤在裝入轉(zhuǎn)爐后在轉(zhuǎn)爐內(nèi)被迅速且精細(xì)地粉碎。對于具有低還原反應(yīng)率的焦炭和具有大于45的HGI的含碳物質(zhì)進(jìn)行類似的實驗。結(jié)果是，裝料前后粒度稍稍降低，但未觀察到熱碎。首先，具有不大于45的HGI和不大于10％的VM的煤裝入轉(zhuǎn)爐后通過熱碎而被精細(xì)地粉碎，以增加還原反應(yīng)中最重要的反應(yīng)表面積。因此，可以認(rèn)為在冶煉還原步驟中還原反應(yīng)效率得以提高。其次，一部分經(jīng)過熱碎的煤促使在轉(zhuǎn)爐內(nèi)通過二次燃燒形成的CO2還原以降低氣體溫度。因此，可以認(rèn)為通過CO2的還原而使氣體溫度的降低與如前所述的爐渣中金屬氧化物的迅速還原一起減輕了耐火材料的磨蝕。此外，對于具有不大于45的HGI和約30％VM的通用煤進(jìn)行了類似的實驗。結(jié)果是，裝料后觀察到了精細(xì)的粉碎，但是在操作中存在下列問題。首先，碳素物到粉塵的散射增加了且裝料效率變得極低。結(jié)果是，熔渣中殘留的碳素物減少且礦石的還原反應(yīng)效率降低。這是由于下述事實，即當(dāng)VM高時，在將碳素物裝入轉(zhuǎn)爐內(nèi)的時刻揮發(fā)物產(chǎn)生了反應(yīng)，因此廢氣量迅速增長而提高了碳素物到系統(tǒng)外部的散射。其次，耐火材料的使用壽命顯著縮短，這是由于下述事實，即當(dāng)VM高時，廢氣溫度升高，特別是爐渣表面的溫度伴隨著二次燃燒比的升高而升高。因此按照本發(fā)明，采用滿足揮發(fā)物(VM)不大于10％且HGI不大于45的煤作為碳素物，其在被裝入轉(zhuǎn)爐時通過熱碎而在轉(zhuǎn)爐內(nèi)部在氣體中被精細(xì)地粉碎。此外，當(dāng)使用的煤具有大于45的HGI時，耐火材料使用壽命的提高并未達(dá)到預(yù)期效果。這是基于下述事實，即已經(jīng)證實在廢氣試樣中沒有引起碳素物的熱裂，可以認(rèn)為煤不會產(chǎn)生熱碎直到它與爐渣·金屬接觸，因而不能達(dá)到降低廢氣溫度的效果。而且，冶煉還原步驟中的爐渣起泡與噴濺主要是由于熔渣的不良還原引起的。在這種情況下，引起這一問題的原因是CO氣體，該CO氣體是由具有高氧化性的熔渣與金屬中的〔C〕反應(yīng)生成。因此，如果熔渣的還原受到碳素物的促進(jìn)，那么熔渣的氧化性被降低且由此可以控制上述問題。至此，將過量的碳素物加入到熔渣中已作為解決方法。如本發(fā)明所說明的，如果碳素物本身的反應(yīng)性被提高，就會促進(jìn)熔渣的還原，由此碳素物的裝入量被減少且吹煉后殘留在爐渣中的碳量減少，從而可以有效地利用爐渣。由于在冶煉還原步驟中熔渣的氧化性降低了，耐火材料的磨蝕得以減輕且作為耐火材料主要原材料的MgO在熔渣的夾雜得到控制，這在冶煉還原處理后在爐渣的回收利用中防止?fàn)t渣膨脹方面發(fā)揮了作用。如上所述，當(dāng)裝料時采用的碳素物具有一定的粒度且在裝料后被精細(xì)地粉碎時，爐渣中的碳素物的總表面積增加了，從而提高了還原反應(yīng)效率且由此延長了耐火材料壽命并防止了爐渣的起泡與噴濺。另外，發(fā)明人已經(jīng)檢測了裝料中未發(fā)生散射的碳素物的粒度。碳素物的粒度與反應(yīng)容器開口處的氣體流速是決定碳素物散射率的物理因素。氣體流速是由產(chǎn)生的氣體量及反應(yīng)容器的開口面積決定的。另一方面，產(chǎn)生的氣體量除了通過供入氧進(jìn)行一次燃燒和二次燃燒而產(chǎn)生的CO和CO2氣體之外，還應(yīng)考慮由于碳素物中揮發(fā)物的氣化而產(chǎn)生的氣體。在對碳素物的粒度進(jìn)行了各種試驗之后，得出了下列等式(1)，其中該碳素物在反應(yīng)容器開口處由操作條件決定的氣體流速下沒有發(fā)生散射dp＝0.074·((Q+0.04·VM·W)/D2)2/3(mm)……(1)其中VM碳素物中的揮發(fā)物(％)W碳素物的供給速率(kg/min)Q由于氧的供給而從反應(yīng)容器內(nèi)部產(chǎn)生(CO+CO2)的速率(Nm3/min)D反應(yīng)容器的開口直徑(m)圖5示出了大于上述dp指標(biāo)的粒度率與添加的碳素物的利用率〔(裝入的碳素物的總量-碳素物的散射量)/(裝入的碳素物的總量)〕之間的關(guān)系。圖5示出，當(dāng)大于dp的粒度率不小于80％時，碳素物的利用率顯著提高。盡管原因不是顯而易見的，但是可以認(rèn)為當(dāng)小粒度的比率超過一定程度(在這種情況下不小于20％)時，在到達(dá)反應(yīng)容器開口處之前隨煙塵中的廢氣夾帶碳素物的比率增加了等等。因此，當(dāng)根據(jù)碳素物中的揮發(fā)物利用上述等式選擇碳素物的粒度時，加入反應(yīng)容器內(nèi)的碳素物的散射率得到有效控制。如上所述，當(dāng)裝料前選擇碳素物使得按照上述等式標(biāo)準(zhǔn)選擇的粒度被保持在大氣溫度下且裝料后在更高的大氣溫度下通過熱碎進(jìn)行精細(xì)粉碎時，通過控制碳素物向反應(yīng)容器外部的散射而使反應(yīng)容器中碳素物的表面積增加，因此可以提高礦石的還原反應(yīng)效率。而且，通過將滿足于前述條件的含碳物質(zhì)的小粒度部分集合可以制造出上述的碳素物。從抵抗?fàn)t渣氧化和剝落的觀點來看，用MgO-C磚、特別是C≥8％的MgO-C磚作為冶煉還原爐的耐火材料磚是有利的。但是如前所述，至此鉻礦中的氧化物與耐火材料中的C發(fā)生的反應(yīng)促進(jìn)了MgO-C磚的磨蝕。反之，使用本發(fā)明的碳素物解決了上述問題。因此，在本發(fā)明中可以使用C≥8％的MgO-C磚。實驗結(jié)果表明可以使用C含量高達(dá)25％的MgO-C磚。而且，從致密度對于抗磨蝕性和抵抗氧化氣體侵蝕是重要的這一觀點而言，使用C含量超過上述水平的磚是不利的。圖6示出磚的C含量與渣線(參見圖3)的磨蝕率之間的關(guān)系。從圖6可見，當(dāng)C含量處于8-25％之間、優(yōu)選地是13-20％之間時，可以得到極好的效果。此外，如上所述的抵抗剝落與抵抗氧化氣體侵蝕的重要性隨在爐中的不同位置而不同，所以最好是根據(jù)位置而適當(dāng)選用具有不同C含量的磚。而且，當(dāng)二次燃燒比變高時，渣線的磨蝕率變大，這是由于下述事實，即當(dāng)二次燃燒比增加時，傳遞到鐵水的熱效率降低且因此熔渣的表面溫度和廢氣的溫度升高。在這種情況下，熔渣中的氧化物使得磚產(chǎn)生氧化。在這個方面，如果使用HGI不大于45的煤，那么如前所述還原率提高且廢氣溫度降低，因而利于防止磚的氧化。即使在這種情況下，在高二次燃燒比的條件下，耐火材料的保護(hù)仍然是不利的。圖7示出二次燃燒比與渣線(渣與氣相之間的界面)磨蝕率之間的關(guān)系。在這種情況下，采用越南煤(HGI＝35，VI＝5.8％)作為碳素物，其中6-50mm的粒度不少于80％。圖7示出，當(dāng)二次燃燒比超過30％時，磨蝕率迅速增加。因此，最好是在二次燃燒比不大于30％的條件下進(jìn)行操作。從研究結(jié)果來看，可以認(rèn)為當(dāng)二次燃燒比超過30％時，廢氣溫度迅速升高且二次燃燒效率降低而促進(jìn)了耐火材料的磨蝕。在本發(fā)明中對冶金反應(yīng)容器并未作具體限制，可以毫無問題的使用頂吹爐、底吹爐和側(cè)吹爐，但頂?shù)讖?fù)合吹爐是特別優(yōu)選地。附圖簡述圖1示出爐渣中碳素物的總表面積與爐渣中鉻的總濃度的關(guān)系；圖2是當(dāng)從鉻裝料槍裝入鉻礦時，鉻礦下落狀態(tài)的示意圖；圖3是當(dāng)通過上述方法裝入鉻礦時，反應(yīng)容器壁上耐火材料磨蝕狀態(tài)的示意圖；圖4(a)、(b)分別是裝料前和裝入反應(yīng)容器后碳素物的粒度分布圖；圖5示出碳素物粒度分布與碳素物利用率的關(guān)系；圖6示出磚的C含量與渣線磨蝕率之間的關(guān)系；圖7示出二次燃燒比與渣線磨蝕率之間的關(guān)系；圖8是實施例中使用的冶煉還原爐的示意圖。實施本發(fā)明的最佳方式實施例1在這個實施例中，如圖8所示，采用160噸的頂?shù)讖?fù)合吹轉(zhuǎn)爐進(jìn)行一個實驗。圖8中，標(biāo)號5為底吹風(fēng)口，標(biāo)號6為含鉻的熔融金屬，標(biāo)號7為爐渣。通過將如表格1所示的碳素物和鉻礦從上側(cè)加入氣體攪拌熔融液(爐渣和金屬)中而實現(xiàn)操作。在這個試驗中，爐渣的一般組成為CaO59％，SiO222％，Al2O315％，MgO3％，F(xiàn)e的總濃度0.7％，及Cr的總濃度0.2％；金屬的一般組成為C5.1％，Si0.02％，P0.025％，S0.004％及Cr10.5％；出渣溫度為1560℃。通過測量裝料后碳素物有無熱碎、恰好完成還原后每噸爐渣的碳素物總表面積、爐渣起泡和噴濺的狀態(tài)、耐火材料的磨蝕量以及冶煉還原后爐渣中Cr的濃度而得到表格1中所示的結(jié)果。表格1中，實例1-3為可接受的實施例，實例4-6為比較實施例。從表格1可見，當(dāng)按照本發(fā)明的方法實施冶煉還原時，沒有發(fā)生爐渣的起泡與噴濺，耐火材料的磨蝕量很小，并且冶煉還原后爐渣中Cr的濃度低至約0.2-0.3wt％，從而可以獲得良好的冶煉還原。此外，已經(jīng)證實將產(chǎn)生的爐渣有效地回收利用為路基面等等是沒有問題的。實施例2已經(jīng)通過采用與實施例1中圖8所示相同的轉(zhuǎn)爐型冶煉還原爐進(jìn)行了一次試驗。本發(fā)明的一個實施例是采用VM為7％的無煙煤作為裝入的碳素物，采用基本上無揮發(fā)物的焦炭和VM為20％的通用煤作為比表1<tablesid="table1"num="001"><tablewidth="1230">實例鉻礦的裝入量(kg/ton)礦素物的種類碳素物的裝入量(kg/ton)O2的裝入量(Nm3/ton)裝料后有無出現(xiàn)碳素物的熱碎操作后碳素物的總表面積(m3)爐渣的起泡與噴濺狀態(tài)耐火材料的磨蝕指數(shù)冶煉還原后爐渣中的Cr濃度(％)備注1220無煙煤440280有195無2000.2可接受的實施例2230無煙煤448295有300無1850.3＂3210無煙煤425280有185無2000.3＂4205無煙煤465285有55無6204.8比較實施例5212焦炭475280無50發(fā)生，暫時停止7007.2116200焦炭440280無45發(fā)生8003.5＂</table></tables>*耐火材料的磨蝕指數(shù)當(dāng)C＝13％的MgO-C磚的磨蝕率為100時的磨蝕率較實施例。作為粒度分布，無煙煤中大于由上述等式(1)計算出的粒度的粒度率不小于80％，而比較實施例中采用的焦炭和通用煤具有與無煙煤基本上相同的粒度分布。通過使氧氣供給速率、二次燃燒比和碳素物供給速率處于相同水平而實現(xiàn)操作以便于產(chǎn)生基本上等量的CO和CO2氣體。操作中，在上述條件下的碳素物的散射率與鉻礦的產(chǎn)率被測量以獲得表格2中所示的結(jié)果。而且，通過對從爐子向外排出的粉塵取樣以確定碳素物的散射率，而鉻礦的產(chǎn)率是由裝入的鉻礦量及冶煉還原后含鉻的熔融金屬中的鉻含量決定的。表2從表格2可見，通用煤中碳素物的散射率高達(dá)33％，而無煙煤中的散射率可被控制為與焦碳中的相同或不大于10％。關(guān)于鉻礦的產(chǎn)率，使用無煙煤時可達(dá)95％的最高值，而使用焦炭和通用煤則為80-85％。那就是說，焦碳中碳素物的散射率與無煙煤中的基本上相同，但其中鉻礦的產(chǎn)率并未增至與無煙煤中的相同，而通用煤中碳素物的散射率大于無煙煤中碳素物的散射率，且通用煤中鉻礦的產(chǎn)率并未增至無煙煤中的相同水平。反之，當(dāng)無煙煤作為滿足本發(fā)明限定條件的碳素物時，鉻礦的冶煉還原可以經(jīng)濟(jì)且有效地實現(xiàn)。實施例3利用150噸的頂?shù)讖?fù)合吹冶煉還原爐進(jìn)行一個試驗。在將30噸廢鋼裝入冶煉還原爐后，預(yù)先經(jīng)過脫硅、脫磷處理的130噸鐵水經(jīng)魚雷車輸送并裝入爐中。裝鉻礦的噴槍和供給氧氣的頂吹氧槍被設(shè)置，如圖3所示。碳含量為13-20％的MgO-C磚被安裝在相應(yīng)于渣線的部位。頂吹氧槍2距靜態(tài)鋼水液面的高度為4.2m，而裝料槍距靜態(tài)鋼水液面的高度為5.2m。在頂吹氧氣量為400-800Nm3/min、底吹氧氣量為80Nm3/min、底吹氧氣量為40Nm3/min的條件下實現(xiàn)吹煉。各種煤(A種(越南)HGI＝35，VM＝5.8％，B種(俄羅斯)HGI＝38，VM＝3.7％，C種(中國)HGI＝42，VM＝9％)以1.60kg/Nm3-O2的比率被供給作為碳素物直到熔融金屬的溫度從1550℃升至1600℃。而且使用預(yù)先經(jīng)過篩分和除去小于5mm細(xì)小顆粒的碳素物。因此，當(dāng)裝入原始材料供給裝置時，碳素物中不小于5mm的粒度率不小于90％。當(dāng)熔融金屬的溫度達(dá)到一給定值時，實現(xiàn)鉻礦的供料。供給量是1.35kg/Nm3-O2的鉻礦與1.25-1.4kg/Nm3-O2的碳素物的比值。在吹煉過程中對爐渣周期性地取樣且測量溫度，由此將溫度保持在1570℃-1600℃之間。爐渣中的鉻濃度在2-4％的范圍內(nèi)變化。在一給定的時間后(約70-80分鐘)，氧槍被升起以停止供給鉻礦，且只有氧氣的吹煉被繼續(xù)進(jìn)行5-7分鐘。在約25％的二次燃燒比下實現(xiàn)這一操作。在吹煉完成之后立即將硼酸鈣裝入爐中以便于在冶煉還原反應(yīng)后改善爐渣的性能。這樣的操作被連續(xù)重復(fù)約100爐，在這期間借助于一個激光輪廓儀測量耐火材料的磨蝕部位。得到的結(jié)果在表格3中示出。由這一表格可見，在鉻的不小于89％的高還原反應(yīng)效率條件下，使用本發(fā)明的碳素物可以將耐火材料的磨蝕率降低到不大于1.2mm/ch。至于比較實施例1-2，除了二次燃燒比被相應(yīng)提高到35％和45％之外，以與可接受實施例相同的方式實施所述操作。在這種情況下，提高了鉻的還原反應(yīng)效率，但也顯著引起了渣線處耐火材料的磨蝕。表3p><p>在比較實施例3-7中，D種(中國，HGI＝49，VM＝9.9％)，E種(俄羅斯，HGI＝75，VM＝18％)，F(xiàn)種(澳大利亞，HGI＝68，VM＝20％)，G種(澳大利亞，HGI＝70，VM＝25％)和高爐焦碳被分別作為碳素物。操作條件與可接受實施例中的相同。然而，焦碳的裝料系數(shù)與先前提到的煤的裝料系數(shù)相同，但如果使用俄羅斯和澳大利亞煤，從抵抗噴濺和溫度控制的觀點而言操作是困難的，除非溫度升高期的裝料量為1.8kg/Nm3-O2而冶煉還原期的裝料量為1.6kg/Nm3-O2。而且，已經(jīng)嘗試采用通用煤(HGI＝40，VM＝30％)，但它向粉塵的散射很大且實際上操作是不可能的。在比較實施例3-7中，進(jìn)行了約80爐的連續(xù)操作，在此期間借助于一個激光輪廓儀測量耐火材料的磨蝕部位，結(jié)果是，在位于供給鉻礦噴槍側(cè)的出渣側(cè)局部存在大的磨蝕部位并由此被迫修補(bǔ)這種部位。并且，鉻的還原反應(yīng)效率也降低了。工業(yè)應(yīng)用性根據(jù)本發(fā)明，作為常規(guī)冶煉還原中最大問題的熔渣還原反應(yīng)效率可以被大大地提高，從而可以以高效率實現(xiàn)冶煉還原，這具有很大的工業(yè)價值。此外，根據(jù)本發(fā)明，當(dāng)控制碳素物的散射時，通過在高溫大氣下利用碳素物的熱碎作用可以穩(wěn)定地實現(xiàn)冶煉還原，同時也可以在降低熔融耐火材料損失和爐渣的有效利用方面取得大的效果。權(quán)利要求1.一種鉻礦的冶煉還原方法，通過將碳素物和鉻礦裝入容納在例如轉(zhuǎn)爐等冶金反應(yīng)容器內(nèi)的灼熱金屬中、供給氧氣以燃燒碳素物并且通過燃燒熱實現(xiàn)鉻礦的熔化與還原，從而產(chǎn)生含鉻的熔融金屬，其特征在于，一種哈德格羅夫可磨性指數(shù)(HGI)不超過45且揮發(fā)物(VM)不超過10％的含碳物質(zhì)被用作碳素物。2.一種按照權(quán)利要求1所述的冶煉還原方法，其特征在于，裝入冶金反應(yīng)容器的碳素物具有這樣的粒度組成，即大于由下列等式(1)計算出的給定粒度(dp)的粒度率不小于80％dp＝0.074·((Q+0.04·VM·W)/D2)2/3(mm)……(1)其中VM碳素物中的揮發(fā)物(％)W碳素物的供給速率(kg/min)Q由于氧的供給而從反應(yīng)容器內(nèi)部產(chǎn)生(CO+CO2)的速率(Nm3/min)D反應(yīng)容器的開口直徑(m)。3.一種按照權(quán)利要求1或2所述的冶煉還原方法，其特征在于，所述碳素物以一定的量被裝入冶金反應(yīng)容器中，即裝入的碳素物的總表面積不小于60m2/噸存在于反應(yīng)容器中的爐渣。4.一種按照權(quán)利要求1、2或3所述的冶煉還原方法，其特征在于，粒度小于由等式(1)計算出的粒度的一部分碳素物發(fā)生結(jié)塊。5.一種按照權(quán)利要求1、2、3或4所述的冶煉還原方法，其特征在于，所述反應(yīng)容器是采用MgO-C的轉(zhuǎn)爐，至少在反應(yīng)容器與爐渣接觸部分的局部該MgO-C磚的C含量為8-25％。6.一種按照權(quán)利要求1、2、3、4或5所述的冶煉還原方法，其特征在于，所述反應(yīng)容器內(nèi)部的二次燃燒比不超過30％。全文摘要本發(fā)明通過將碳素物以一定的量裝爐，即總表面積不小于60m文檔編號C21C5/35GK1165540SQ96191143公開日1997年11月19日申請日期1996年9月27日優(yōu)先權(quán)日1995年9月28日發(fā)明者會田公治,竹內(nèi)秀次,別所永康,寺畠知道,岸本康夫,西川廣,數(shù)士文夫申請人:川崎制鐵株式會社