高碳铬铁的冶炼工艺与原理模板.doc

高碳铬铁冶炼工艺和原理一、矿热炉高碳铬铁生产方法有电炉法、竖炉（高炉）法、等离子法和熔融还原法。竖炉法现在只生产低铬合金（Cr<30％），较高铬含量（比如Cr>60％）竖炉法生产工艺尚处于研究阶段；后两种方法是正在探索中新兴工艺；所以，绝大多数商品高碳铬铁和再制铬铁均采取电炉（矿热炉）法生产。电炉冶炼含有以下特点：（1）电炉使用电这种最清洁能源。其它能源如煤、焦炭、原油、天然气等全部不可避免地将伴生杂质元素带入冶金过程。只有采取电炉才能生产最清洁合金。（2）电是唯一能取得任意高温条件能源。（3）电炉轻易实现还原、精炼、氮化等多种冶金反应要求氧分压、氮分压等热力学条件。1.1关键技术参数依据生产品种和年产量，首先确定炉用变压器额定容量，选择变压器类型（三相或三台单相）、工作电压和工作电流。然后确定电炉几何参数，包含电极直径，电极极心圆直径（或电极中心距），炉膛直径，炉膛深度，护壳直径，炉完高度等。全部这些参数，通常采取经验公式计算，并参考中国外生产实践进行选定。部分冶炼高碳铬铁还原电炉关键技术参数列于表1。表1部分还原电炉关键技术参数变压器容量/KVA使用电压/V电极直径/mm极心圆直径/mm炉膛直径/mm炉膛深度/mm270093.550011502800170080001388702250650027009000148.59002300-2500450021001250015810002300-25004900210012500120-168?19级10202600±50600023002500022013003300770025001.2组成结构埋弧式还原电炉由炉体、供电系统、电极系统、烟罩（或炉盖）、加料系统、检测和控制系统、水冷却系统等组成。二、工艺步骤2.1原料选择冶炼高碳烙铁原料有铬矿、焦炭和硅石。其中焦炭和硅石作为还原剂。（1）铬矿世界铬铁矿矿床关键分布在东非大裂谷矿带、欧亚界山乌拉尔矿带、阿尔卑斯—喜马拉雅矿带和环太平洋矿带。近南北向褶皱带中铬铁矿资源量，占世界总量90％以上。其中南非、哈萨克斯坦和津巴布韦占世界已探明铬铁矿总储量85％以上，占储量基础90％以上，仅南非就占去了约3/4储量基础。①选矿标准：因为铬是用途最多金属，而且在“战略金属”中列第一位。当今世界拥有铬矿资源国家或资源缺乏国家，全部在加紧铬矿石选矿研究，其选别方法有：1）重选：如跳汰、摇床、螺旋溜槽、重介质旋流器等。2）磁电选：包含高强场磁选、高压电选。3）浮选和絮凝浮选。4）联合选：如重选—电选。5）化学选矿：处理极细粒难选贫铬矿。在上述铬矿选矿方法中，生产上关键采取重选方法，常采取摇床和跳汰选别。有时重选精矿用弱滋选或强磁选再选，深入提升铬精矿石品位和铬铁比。②铬矿搭配标准：在高碳铬铁实际生产中往往需要选择适宜矿种搭配和搭配百分比。铬矿搭配标准关键有:1）适宜铬铁比（Cr2o3/∑FeO）。通常来说，冶炼含铬量大于50％合金要求入炉综合矿Cr2o3/∑FeO比值大于2.0；而冶炼含铬量大于60％合金要求此比值大于2.6。2）适宜MgO/Al2o3比值。它不仅影响熔渣导电性能和还原性能，而且影响合金含碳盘。在实际生产中，使用MgO/Al2o3，比值偏低铬矿需配足量焦炭，以增加焦炭层厚度，首先是为了确保炉底不易损坏，其次也是为了增加未还原矿核在焦炭层滞留时间。降低渣中跑铬。3）适宜块度搭配。单独使用粉矿时，易造成粉矿烧结，使料面透气性变差，严重破坏了冶炼气氛；使用块度大铬矿易增加精炼层厚度，造成合金含碳量偏低。4）适宜熔化性能。单纯使用易熔铬矿会造成成渣过早，使熔化速度快于还原速度，易造成渣中跑铬高现象;单纯使用难熔铬矿会增厚精炼层，出现大量未还原矿核和合金含碳量偏低等现象，给正常冶炼带来了很大困难。合理搭配铬矿使熔渣有合理熔点，对改善经济指标很关键。（2）还原剂在合金生产中，使用最为普遍是最廉价一个还原剂-冶金焦“碎块”（高炉用焦经筛选后筛下焦）。因为炼焦用煤质量及焦化厂生产焦炭条件不一样，碎焦块质量也各异．不过它们有一个共同缺点，就是电阻不高，反应性能欠佳，灰分和硫、磷含量较高，同时水分含量也较高，而且还不稳定。焦炭中含有硫关键是有机琉及大量硫化物，还有少许硫酸盐和极少许以碳中固溶体状态存在元素硫。焦炭磷含量也各不相同。焦块含有海绵状组织，并有大量裂纹，其气孔率波动于35％-55％范围内，焦炭视密度为0.8-1t/m3。焦炭性质依其块度不一样而改变，如表2所表示。表2焦炭性质随块度改变情况块度/mm25--5013--256--136含量/％挥发分2.02.54.06.0灰分6.06.58.010.0固定碳92.091.088.084.0块度为25-40mm焦块电阻比焦粒（10-25mm）低10％-15％。生产铁合金用焦炭在破碎时产生粉末