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高碳鉻鐵的冶煉工藝設計

来源: | 发布时间:2019年10月19日 | 字号:-- | 浏览次数:277

一、礦熱爐
高碳鉻鐵的生産方法有電爐法、豎爐?(高爐)法、等離子法和熔融還原法。豎爐法現在只生産低
铬合金(Cr<30%),较高铬含量 (例如 Cr>60%)的竖炉法生产工艺尚处在研究阶段?;后两种方法是正在探索中的新兴工艺?;因此,绝大多数的商品高碳铬铁和再制铬铁均采用电炉?(矿热炉)法生产。?电炉冶炼具有以下特点:
(1)電爐使用電這種清潔的能源。其他能源如煤、焦炭、原油、天然氣等都不可避免地將伴生
的雜質元素帶入冶金過程。只有采用電爐才能生産清潔的合金。
(2)電是能獲得任意高溫條件的能源。
(3)電爐容易實現還原、精煉、氮化等各種冶金反應要求的氧分壓、氮分壓等熱力學條件。

二、工藝流程
1、原料的選取
冶煉高碳烙鐵的原料有鉻礦、焦炭和矽石。其中焦炭以及矽石作爲還原劑。
(1)鉻礦
世界鉻鐵礦礦床主要分布在東非大裂谷礦帶、歐亞界山烏拉爾礦帶、阿爾卑斯—喜馬拉雅礦帶和
環太平洋礦帶。近南北向褶皺帶中的鉻鐵礦資源量,占世界總量的90%以上。其中南非、哈薩克斯坦和津巴布韋占世界已探明鉻鐵礦總儲量的85%以上,占儲量基礎的90%以上,僅南非就占去了約3/4的儲量基礎。
①選礦原則:由于鉻是用途較多的金屬,而且在“戰略金屬”中列一位。當今世界擁有鉻礦資源
的國或資源缺乏的國,都在加緊鉻礦石選礦的研究,其選別方法有:

1)重選:如跳汰、搖床、螺旋溜槽、重介質旋流器等。

2)磁電選:包括高強場磁選、高壓電選。

3)浮選和絮凝浮選。

4)聯合選:如重選—電選。

5)化學選礦:處理極細粒難選貧鉻礦。
在上述鉻礦選礦方法中,生産上主要采用重選方法,常采用搖床和跳汰選別。有時重選精礦用弱
滋選或強磁選再選,進一步提高鉻精礦石的品位和鉻鐵比。
②鉻礦搭配原則:在高碳鉻鐵的實際生産中往往需要選擇合適的礦種搭配以及搭配比例。鉻礦搭
配的原則主要有:
1)合適的鉻鐵比(?Cr2o3/∑FeO)。一般來說,冶煉含鉻量大于50%的合金要求入爐綜合礦的
Cr2o3/∑FeO比值大于2.0;而冶煉含鉻量大于60%的合金要求此比值大于2.6。
2)合適的MgO/Al2o3?比值。它不但影響熔渣的導電性能和還原性能,而且影響合金的含碳盤。
在實際生産中,使用MgO/Al2o3?,比值偏低的鉻礦需配足量的焦炭,以增加焦炭層的厚度,一方面是爲了保證爐底不易損壞,另一方面也是爲了增加未還原礦核在焦炭層的滯留時間。減少渣中跑鉻。
3)合適的塊度搭配。單獨使用粉礦時,易造成粉礦燒結,使料面透氣性變差,嚴重破壞了冶煉氣
氛;使用塊度大的鉻礦易增加精煉層厚度,造成合金含碳量偏低。
4)合適的熔化性能。單純使用易熔鉻礦會造成成渣過早,使熔化速度快于還原速度,易造成渣中
跑鉻高現象;單純使用難熔鉻礦會增厚精煉層,出現大量未還原礦核以及合金含碳量偏低等現象,給正常冶煉帶來了很大的困難。合理搭配鉻礦使熔渣有合理的熔點,對改善經濟指標非常重要。
(2)還原劑
在合金生産中,使用爲普遍的是便宜的一種還原劑-冶金焦“碎塊”(高爐用焦經篩選後的篩下焦)。由于煉焦用煤的質量及焦化廠生産焦炭的條件不同,碎焦塊的質量也各異.但是它們有一個共同的缺點,就是電阻不高,反應性能欠佳,灰分和硫、磷的含量較高,同時水分含量也較高,而且還不穩定。
焦炭中含有的硫主要是有機琉及大量的硫化物,還有少量的硫酸鹽和極少量以碳中固溶體狀態存

在的元素硫。焦炭的磷含量也各不相同。焦塊具有海綿狀組織,並有大量的裂紋,其氣孔率波動于35%-55%範圍內,焦炭的視密度爲0.8-1t/m3。

①選礦原則:由于鉻是用途多的金屬,而且在“戰略金屬”中列一位。當今世界擁有鉻礦資源
的國或資源缺乏的國,都在加緊鉻礦石選礦的研究,其選別方法有:

1)重選:如跳汰、搖床、螺旋溜槽、重介質旋流器等。

2)磁電選:包括高強場磁選、高壓電選。

3)浮選和絮凝浮選。

4)聯合選:如重選—電選。

5)化學選礦:處理極細粒難選貧鉻礦。
在上述鉻礦選礦方法中,生産上主要采用重選方法,常采用搖床和跳汰選別。有時重選精礦用弱
滋選或強磁選再選,進一步提高鉻精礦石的品位和鉻鐵比。
②鉻礦搭配原則:在高碳鉻鐵的實際生産中往往需要選擇合適的礦種搭配以及搭配比例。鉻礦搭
配的原則主要有:
1)合適的鉻鐵比(?Cr2o3/∑FeO)。一般來說,冶煉含鉻量大于50%的合金要求入爐綜合礦的
Cr2o3/∑FeO比值大于2.0;而冶煉含鉻量大于60%的合金要求此比值大于2.6。
2)合適的MgO/Al2o3?比值。它不但影響熔渣的導電性能和還原性能,而且影響合金的含碳盤。
在實際生産中,使用MgO/Al2o3?,比值偏低的鉻礦需配足量的焦炭,以增加焦炭層的厚度,一方面是爲了保證爐底不易損壞,另一方面也是爲了增加未還原礦核在焦炭層的滯留時間。減少渣中跑鉻。
3)合適的塊度搭配。單獨使用粉礦時,易造成粉礦燒結,使料面透氣性變差,嚴重破壞了冶煉氣
氛;使用塊度大的鉻礦易增加精煉層厚度,造成合金含碳量偏低。
4)合適的熔化性能。單純使用易熔鉻礦會造成成渣過早,使熔化速度快于還原速度,易造成渣中
跑鉻高現象;單純使用難熔鉻礦會增厚精煉層,出現大量未還原礦核以及合金含碳量偏低等現象,給正常冶煉帶來了很大的困難。合理搭配鉻礦使熔渣有合理的熔點,對改善經濟指標非常重要。



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