制備鉻鐵合金的方法
【技術領域】
[0001]本發(fā)明屬于冶金領域，具體而言，本發(fā)明涉及一種制備鉻鐵合金的方法。
【背景技術】
[0002]鉻鐵合金可作煉鋼添加料生產(chǎn)多種特種鋼，如不銹鋼、彈簧鋼、工具鋼等，這些特種鋼和特種合金在航空、宇航、汽車、造船以及國防工業(yè)領域得到廣泛的應用。同時，金屬鉻也屬于國家戰(zhàn)略金屬，主要用于與鈷、鎳、鎢等元素冶煉特種合金。然而，我國鉻礦資源貧乏，保有儲量僅占世界儲量的0.15%，95%鉻鐵礦依靠進口，同時現(xiàn)有生產(chǎn)工藝中鉻鐵礦粉礦也無法得到有效地利用，因此開發(fā)出一條合理利用鉻鐵礦冶煉鉻鐵合金的工藝尤為重要。
[0003]傳統(tǒng)鉻鐵合金的生產(chǎn)工藝為采用優(yōu)質(zhì)塊礦鉻鐵礦配加焦炭送入還原電爐，在16000C以上的高溫下獲得鉻鐵合金。由于鉻鐵礦粉料的加入會使爐料的透氣性變差，導致生產(chǎn)不順行且技術指標變壞，因此該法無法或很少使用價格低廉的鉻鐵礦粉料，生產(chǎn)成本較高。此外，該工藝還存在著能耗高、污染重的問題。為了達到既能利用粉礦又能降低能耗的雙重效果，人們圍繞鉻鐵冶煉開展了大量研發(fā)工作。其中，回轉窯還原焙燒法-礦熱爐法就是一種代表性工藝，相對較為成熟。其工藝流程:首先將粉礦造成球團，烘干后的球團直接進入回轉窯中，同時配入一定量的煤顆粒作為還原劑。在出料端噴入煤粉或煤氣燃燒，一般控制在1100?1250°C溫度范圍內(nèi)對金屬鐵和鉻進行預還原。還原的球團再送到礦熱爐中，進而獲得鉻鐵產(chǎn)品。相對傳統(tǒng)工藝，回轉窯不僅合理利用了鉻鐵礦粉料資源，還實現(xiàn)一定程度的節(jié)能效果，但該工藝仍存在以下問題需要解決:對原料要求很高，球團必須具備較高的強度，否則會發(fā)生結圈現(xiàn)象，造成生產(chǎn)不順行；所用還原煤要求灰熔點要高于還原溫度，否則也會發(fā)生結圈；球團金屬化率不高，且易粉碎；單臺處理量有限，生產(chǎn)能力偏低。針對以上問題，國內(nèi)外開展了轉底爐直接還原鉻鐵礦工藝的研究。
[0004]申請?zhí)枮?00610031068.1的專利提供一種利用鉻鐵礦粉和煤直接生產(chǎn)鉻鐵合金的方法，包括:將鉻鐵礦粉和煤粉等制成含碳球團，布入轉底爐中在1300?1500°C高溫下還原制備鉻鐵合金，具體要求反應溫度控制在球團軟熔溫度以下，并且需要提高渣相堿度，從而使反應溫度盡可能提高，以加快反應速率和提高金屬還原率，這種高堿度的金屬化球團在冷卻過程中，由于熱應力和過量碳粉的存在而自然粉化，經(jīng)篩分即可獲得鉻鐵合金。由于該過程未產(chǎn)生熔化反應，產(chǎn)品主要為固態(tài)鉻鐵合金顆粒，原料中的有害元素S、P等主要保留在渣相中，從而生產(chǎn)出的鉻鐵合金中S、P含量較低。然而該方法中需保持鉻鐵礦中二元堿度(R = Ca0/Si02)為1.2?1.6，并且由于鉻鐵礦中CaO含量一般很低，S12^量相對較高，需要額外補加大量含CaO物料，同時還需添加熔劑等物料；同時成型采用壓球工藝，與造球工藝相比成本偏高；另外金屬化球團陳化時間長達一天，生產(chǎn)周期較長。
[0005]申請?zhí)枮?00880017195.3的專利提供了一種由鉻鐵礦石/精礦生產(chǎn)鉻金屬塊的方法，包括:在900°C的低溫下在爐子中先將Cr:Fe比在1.0?3.3的范圍內(nèi)的鉻鐵礦石或鉻鐵精礦氧化；然后在混合器中將氧化的鉻鐵礦石或鉻鐵精礦與還原劑、熔劑石灰和硅石混合后，進行造球；最后將造好的球團布入轉底爐中在1400°C?1550°C的溫度下進行還原，還原時間為1.5?3小時，還原后的球團經(jīng)過物理分離獲得鉻金屬塊和爐渣。然而該方法為了提高還原效果，增加了鉻鐵礦預氧化環(huán)節(jié)，流程變長，投資成本加大；同時需要添加硅石和石灰等作為熔劑；另外球團在轉底爐內(nèi)還原1.5?3小時，時間相對較長。
[0006]因此，現(xiàn)有的制備鉻鐵合金的技術有待進一步改進。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0007]本發(fā)明旨在至少在一定程度上解決相關技術中的技術問題之一。為此，本發(fā)明的一個目的在于提出一種制備鉻鐵合金的方法，該方法可以有效利用鉻鐵礦粉料資源，并且所得鉻鐵合金中鉻具有較高的品位。
[0008]在本發(fā)明的一個方面，本發(fā)明提出了一種制備鉻鐵合金的方法，根據(jù)本發(fā)明的實施例，該方法包括:
[0009](I)將鉻鐵礦粉、還原劑、助還原劑、形核劑和粘結劑進行混合，以便得到混合物料；
[0010](2)向所述混合物料中加水進行造球，以便得到混合球團；
[0011](3)將所述混合球團進行干燥，以便得到干燥球團；
[0012](4)將所述干燥球團在還原爐內(nèi)進行還原處理，以便得到金屬化球團；
[0013](5)將所述金屬化球團進行水淬處理，以便得到冷卻球團；以及
[0014](6)將所述冷卻球團進行破碎和磁選，以便得到鉻鐵合金和尾礦。
[0015]根據(jù)本發(fā)明實施例的制備鉻鐵合金的方法通過將鉻鐵礦粉料進行造球，可以解決傳統(tǒng)鉻鐵合金冶煉工藝中鉻鐵礦粉無法利用的難題，并且由于礦粉價格較低，從而可以顯著降低鉻鐵合金的制備成本，其次通過在混合過程中加入形核劑，使得在后續(xù)還原過程中可以有效促進還原出的金屬鐵和鉻聚集長大，從而提高磁選過程中鉻鐵合金和尾礦的分離效率，另外本發(fā)明采用的是固態(tài)鉻鐵合金生產(chǎn)工藝，不僅可以縮短反應時間，而且可以省去電爐冶煉工序，從而縮短生產(chǎn)流程，并且所得鉻鐵合金中鉻具有較高的品位。
[0016]另外，根據(jù)本發(fā)明上述實施例的制備鉻鐵合金的方法還可以具有如下附加的技術特征:
[0017]在本發(fā)明的一些實施例中，在步驟(I)中，所述鉻鐵礦粉、還原劑、助還原劑、形核劑和粘結劑的質(zhì)量比為100: (20?35): (2?5): (3?6): (2?4)。由此，可以顯著提高后續(xù)過程中金屬化球團的金屬化率。
[0018]在本發(fā)明的一些實施例中，在步驟(I)中，所述鉻鐵礦粉和所述還原劑的粒低于75微米的占80wt%以上，所述助還原劑粒徑低于75微米的可以占80wt%以上，所述形核劑的平均粒徑為0.1?I毫米。由此，可以實現(xiàn)鉻鐵礦的快速還原。
[0019]在本發(fā)明的一些實施例中，所述鉻鐵礦粉和還原劑的平均粒徑分別獨立地為5?15微米。由此，可以顯著提高球團的金屬化率。
[0020]在本發(fā)明的一些實施例中，所述還原劑為選自蘭炭、無煙煤和煙煤中的至少一種，所述還原劑中固定碳含量為70wt%以上，所述助還原劑為選自石灰石、碳酸鈉和硼砂中的至少一種，所述形核劑為選自鐵粉和鉻鐵合金粉中的至少一種，所述粘結劑為選自膨潤土、糖蜜和淀粉中的至少一種。由此，在顯著提高金屬化球團的金屬化率的同時降低生產(chǎn)成本。
[0021]在本發(fā)明的一些實施例中，在步驟(2)中，所述水的加入量為所述混合物料重量的7?10%。由此，可以顯著提高混合球團的強度。
[0022]在本發(fā)明的一些實施例中，在步驟(2)中，所述混合球團的平均粒徑為8?14mm。由此，可以進一步提高金屬化球團的金屬化率。
[0023]在本發(fā)明的一些實施例中，在步驟(3)中，所述干燥球團中含水量低于2wt%。由此，可以進一步提高金屬化球團的金屬化率。
[0024]在本發(fā)明的一些實施例中，在步驟(4)中，所述還原處理是在1450?1650攝氏度下進行10?120分鐘。由此，可以進一步提高金屬化球團的金屬化率。
[0025]在本發(fā)明的一些實施例中，在步驟(4)中，所述干燥球團的布料厚度為16?40毫米。由此，可以進一步提高金屬化球團的金屬化率。
[0026]在本發(fā)明的一些實施例中，在步驟(4)中，所述還原爐為蓄熱式轉底爐。由此，通過采用蓄熱式轉底爐還原設備，可以顯著提高熱量利用率，從而降低能源消耗，進而解決了傳統(tǒng)工藝中能耗高、污染重的難題。
[0027]本發(fā)明的附加方面和優(yōu)點將在下面的描述中部分給出，部分將從下面的描述中變得明顯，或通過本發(fā)明的實踐了解到。
【附圖說明】
[0028]本發(fā)明的上述和/或附加的方面和優(yōu)點從結合下面附圖對實施例的描述中將變得明顯和容易理解，其中:
[0029]圖1是根據(jù)本發(fā)明一個實施例的制備鉻鐵合金的方法流程示意圖。
【具體實施方式】
[0030]下面詳細描述本發(fā)明的實施例，所述實施例的示例在附圖中示出，其中自始至終相同或類似的標號表示相同或類似的元件或具有相同或類似功能的元件。下面