由铬铁矿石/精矿生产铬金属块的方法.pdf

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摘要
申请专利号:

CN200880017195.3

申请日:

2008.02.12

公开号:

CN101765670A

公开日:

2010.06.30

当前法律状态:

授权

有效性:

有权

法律详情:

授权|||实质审查的生效IPC(主分类):C22C 27/06申请日:20080212|||公开

IPC分类号:

C22C27/06; C22B5/10; C22B34/32; C22B1/10

主分类号:

C22C27/06

申请人:

塔塔钢铁有限公司

发明人:

G·U·卡普尔; V·D·塔塔瓦德卡; S·M·拉奥

地址:

印度贾姆谢德布尔

优先权:

2007.05.24 IN 802/KOL/07

专利代理机构:

中国国际贸易促进委员会专利商标事务所 11038

代理人:

郭建新

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内容摘要

由铬铁矿石/精矿生产铬金属块的方法包括:在900℃的温度下在炉子(2)中氧化包含在从1.0至3.3范围内的Cr∶Fe比的铬铁矿石/精矿(1);将氧化矿(4)与还原剂煤(5)和熔剂(石灰,硅石)(6)混合(7);将混合物造球(8);在1400与1600℃之间的温度下在转底炉(9)中还原球团;在分离单元(11)中将如此生产的铬金属块(12)与炉渣(13)分离。

权利要求书

1.  通过低温预氧化的铬铁矿石/精矿生产铬金属块的方法,包括:
-具有如下化学组成的铬金属块
Cr    50-60%
C     3.0-6.0%
Si    0.7-1.0%
S     0.01-0.03%
P     0.003-0.04%
所述金属块的直径在从0.5-2.5cms的范围内。

2.
  生产铬金属块的方法,包括:
在900℃的低温下在炉子中氧化铬铁矿石/精矿(Cr∶Fe比在从1.0至3.3的范围内);
-在混合器(7)中将氧化矿与还原剂煤和熔剂(石灰,硅石)混合;
-在造球机(8)中将混合物造球;
-在1400-1600℃的温度下在转底炉(9)中还原球团,和
-在分离单元(11)中将铬金属块与炉渣分离。

3.
  如权利要求2所述的方法,其中获得铬矿50-70%的金属化。

4.
  通过低温预氧化的铬铁矿石/精矿生产铬金属块的方法,其基本上如本文参照附图和数字所描述和图解。

5.
  由上述方法生产的铬金属块,所述方法基本上如本文参照附图和数字所描述和图解。

说明书

由铬铁矿石/精矿生产铬金属块的方法
发明领域
本发明涉及开发一种生产铬金属块的方法。更具体地,本发明涉及开发利用低温预氧化的铬铁矿石/精矿生产50-70%金属化的铬金属块的方法。
发明背景
在任何综合性金属合金制造机构,高碳铬铁通常通过熔炼-还原工艺路线生产。该工艺属于高能源密集型,并且需要一种进口的低灰分焦炭作为还原剂。低灰分焦炭和电力都是昂贵的资源。因此,开发了一种新的工艺路线,即通过使用煤作为还原剂还原预氧化的铬铁矿石,生产50-70%金属化的、铬铁形式的铬铁矿石产品。
发明目的
因此,本发明的一个目的是提出一种通过预氧化的铬铁矿石/精矿的低温还原生产铬金属块的方法,该方法消除了现有技术的缺点。
本发明的另一目的是提出一种通过预氧化的铬铁矿石/精矿的低温还原生产铬金属块的方法,该方法能节省能源。
本发明的又一目的是提出一种通过预氧化的铬铁矿石/精矿的低温还原生产铬金属块的方法,该方法能使铬铁生产成本降低20%。
本发明的再一目的是提出一种通过预氧化的铬铁矿石/精矿的低温还原生产铬金属块的方法,该方法能降低焦炭消耗。
本发明又有一个目的是提出一种通过预氧化的铬铁矿石/精矿的低温还原生产铬金属块的方法,所述铬金属块在进行下一步炼钢处理时具有更好的反应表面。
本发明还有一个目的是提出一种通过预氧化的铬铁矿石/精矿的低温还原生产铬金属块的方法,所述铬金属块适合于直接用于不锈钢的生产。
发明概述
我们在低温(900℃)下氧化了Cr∶Fe比在从1.0至3.3范围内的铬铁矿石/精矿。氧化后的样品表明FeO相完全氧化成Fe2O3。使用煤作为还原剂,实施了已氧化铬铁矿石/精矿的还原。使用的熔剂由硅石源(石英)和石灰组成。采用受控气氛的高温炉,实施了还原实验。下表中给出了使用的原料及其组成。
表1 原料及其组成(wt%)

  Cr/Fe比  Cr2O3  Fe(t)  SiO2  Al2O3  MgO  CaO  V  M  灰分 铬铁矿 石/精矿  1.0-  3.3  30-56  11-20  1.0-9.0  9-16  6-13  0.01-0.04  -  - 煤  -  -  -  -  -  -  -  10-  10-

  Cr/Fe比  Cr2O3  Fe(t)  SiO2  Al2O3  MgO  CaO  V  M  灰分 石英  -  -  -  -  85-98  -  -  -  - 石灰  -  -  -  -  -  -  60-70  -  -

在1400-1550℃的低温下进行了关于还原的实验研究。使用超出还原矿石中的氧化铁(Fe2O3)和氧化铬(Cr2O3)所需的化学计量碳要求30-50%的煤还原剂。基于所设计的特定的炉渣,以如下方式实施熔剂的添加,即石英的添加在超出氧化铝和氧化镁溶解至炉渣中所需0-10%的范围内。石灰的添加在铬铁矿石/精矿的3-10%的范围内。在1400-1550℃的温度范围内,进行还原1.5-3.0小时。铬铁矿块产品示于图1。
所述产品的样品显微结构连同相组成示于图2。可以看出,金属呈现出两相,一个铬富集相和一个其它富集相。所述铬铁矿块产品中的铬以铬碳化物(C7C3)和铁铬碳化物的形式存在。
表2中给出了生产得到的铬金属块和炉渣产物的化学组成。金属块的直径在0.5-25cms的范围内。金属和炉渣相分离明显,其在水中淬火之后可通过物理分离方法分离。
表2 铬金属块和炉渣的化学组成
  金属  Cr  C  Si  S  P  50-64%  3.0-60  0.7-1.0%  0.01-0.03%  0.003-0.04%  炉渣  Al2O3  MgO  SiO2  Cr2O3  CaO  18-40%  15-24%  10-34%  14-30  1-7.5%

反应机理:
铬铁矿石/精矿中FeO的氧化打开了尖晶石结构,这由于空位的形成而提高了铬铁矿尖晶石的反应性。
铬铁矿石的氧化还有助于缩短还原时间。在没有石灰作为熔剂的情况下,铬铁矿石/精矿的还原机理通常按如下步骤进行。在1200至1600℃下铬氧化物与碳反应,形成Cr3Cr2、Cr7C3中的一种。
3Cr2O3+13C→2Cr3C2+9CO(1150-1200℃)
27CR3C+5Cr O→13CrC+15CO(1200-1600℃)
在更高的温度下Cr7C3与Cr23C6反应,最终在高于1820C的温度下,Cr金属是最占优势的产物。然而,由于使用石灰作为熔融组分,炉渣形成反应对于在更低的温度下进行氧化铬的还原发挥重要作用。在作为熔融组分的石灰的存在下,炉渣形成反应在更低的温度下发生,这通过融化在炉渣中促进了还原。
图1显示了通过还原氧化的铬铁矿石/精矿而生产的铬金属块的照片视图。
图2显示了铬金属块的显微结构。
图3显示了生产铬金属块的工艺流程图。
图3显示了商业生产铬金属块的工艺流程图。铬铁矿石/精矿的氧化(1)在流化床(2)回转炉(2)中进行,那里还提供了热空气(3)喷吹装置。将氧化后的矿石/精矿送入存储仓(4),在氧化单元附近提供了一个还原仓(5)和一个熔剂仓(6)。
然后,将氧化后的矿石在混合器(7)中混合,并在与煤还原剂和熔剂(硅石,石灰)混合后将其送入造球机(8)。将球团送入转底炉(9)中进行还原。将从转底炉(9)获得的金属和炉渣产物送入一个物理分离单元(11)中进行铬金属块(12)和炉渣(13)的分离。
关键特征
  标号  关键特征  图  1  铬铁矿石/铬铁精矿  3  2  流化床/多膛炉  3  3  作为热空气的氧供给  3  4  还原剂煤的存储仓  3  5  熔剂石灰和石英的存储仓  3  6  混合器单元  3  7  造球机  3  8  作为还原单元的转底炉  3  9  热还原气  3  10  铬金属块和炉渣  3  11  分离单元  3

  标号  关键特征  图  12  铬金属块  3  13  炉渣  3

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由铬铁矿石/精矿生产铬金属块的方法包括:在900的温度下在炉子(2)中氧化包含在从1.0至3.3范围内的CrFe比的铬铁矿石/精矿(1);将氧化矿(4)与还原剂煤(5)和熔剂(石灰,硅石)(6)混合(7);将混合物造球(8);在1400与1600之间的温度下在转底炉(9)中还原球团;在分离单元(11)中将如此生产的铬金属块(12)与炉渣(13)分离。 。

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