用铬铁矿制备低碳铬铁的方法和系统以及所制备的低碳铬铁.pdf

(19)中华人民共和国国家知识产权局(12)发明专利申请(10)申请公布号CN114096688A(43)申请公布日2022.02.25(21)申请号202080045858.3特雷弗·N·穆斯托(22)申请日2020.06.03(74)专利代理机构成都虹桥专利事务所(普通(30)优先权数据合伙)5112416/454,2832019.06.27US代理人刘扬(85)PCT国际申请进入国家阶段日(51)Int.Cl.2021.12.22C22C1/02(2006.01)C22C27/06(2006.01)(86)PCT国际申请的申请数据C22B34/32(2006.01)PCT/US2020/0358422020.06.03C22C33/00(2006.01)(87)PCT国际申请的公布数据C22C35/00(2006.01)WO2020/263517EN2020.12.30C22B5/04(2006.01)C22B4/06(2006.01)(71)申请人美国MM金属有限公司地址美国宾夕法尼亚州普利茅斯会议化学B22F9/04(2006.01)路4000号401室，邮编19462C04B5/00(2006.01)C04B7/147(2006.01)(72)发明人丹尼尔·肖詹姆斯·萨维尔约翰·威廉姆斯权利要求书2页说明书10页附图5页(54)发明名称用铬铁矿制备低碳铬铁的方法和系统以及所制备的低碳铬铁(57)摘要一种用铬铁矿制备高产量低碳铬铁的方法和系统以及采用该方法制备的低碳铬铁。在等离子电弧炉中加入给料化学计量混合物，包括废铝颗粒、石灰、硅砂、铬铁矿。废铝颗粒采用废弃铝制饮料容器制备。加热给料，铝颗粒中的铝发生放热反应将铬铁矿中的氧化铬和氧化铁还原，生成表面浮有熔渣的熔融低碳铬铁。提取熔融低碳铬铁，固化并制粒得到低碳铬铁颗粒。提取熔渣，固化并制粒得到渣颗粒。CN114096688ACN114096688A权利要求书1/2页1.一种用铬铁矿制备低碳铬铁的方法，包括：将废铝颗粒、煅石灰、硅砂和铬铁矿的给料混合物加入等离子电弧炉中，所述铬矿含有氧化铬和氧化铁，所述给料按化学计量比例提供，通过还原所述氧化铬和氧化铁形成低碳铬铁；所述给料在所述等离子电弧炉中被加热至大约1,650℃～1850℃，所述铝颗粒中的铝作为还原剂产生放热反应，将所述铬铁矿中的所述氧化铬和氧化铁还原，生成表面浮有熔渣的熔融低碳铬铁；以及在所述等离子电弧炉中提取所述熔融低碳铬铁。2.根据权利要求1所述的方法，还包括从所述等离子电弧炉中提取熔渣，然后粒化所述熔渣，形成干渣颗粒。3.根据权利要求1所述的方法，所述等离子电弧炉包括至少一个转移弧电极。4.根据权利要求1所述的方法，所述等离子电弧炉包括最多三个石墨炬。5.根据权利要求1所述的方法，所述方法是连续的。6.根据权利要求1所述的方法，所述给料混合物中铝颗粒的含量相当于所述给料混合物中铬铁矿发生反应所需铝的化学计量的大约105％～120％。7.根据权利要求1所述的方法，还包括通过从所述等离子电弧炉出渣口中提取熔渣，以及在所述出渣口向所述熔渣提供补充热。8.根据权利要求7所述的方法，所述补充热是感应加热。9.根据权利要求8所述的方法，通过在所述出渣口的感应加热线圈和碳化硅感应体管提供所述感应加热。10.根据权利要求1所述的方法，还包括在所述等离子电弧炉出渣口处提取熔渣，所述出渣口呈锐角上伸，如果所述炉渣中存在熔融低碳铬铁，由于所述熔融低碳铬铁的密度高于所述炉渣，因此所述熔融低碳铬铁将滴回或沿着所述出渣口流回所述等离子电弧炉中。11.根据权利要求1所述的方法，还包括通过构成出渣口一部分的碳化硅管从所述等离子电弧炉中连续提取熔渣，并向出渣口管内所述熔渣提供补充热。12.根据权利要求1所述的方法，向所述等离子电弧炉提供的氮气压力高于大气压力，以防止氧气进入所述等离子电弧炉。13.根据权利要求12所述的方法，所述氮气经过加热，压力至少高于大气压力0.5英寸水柱表压。14.根据权利要求1所述的方法制备的低碳铬铁。15.一种采用等离子电弧炉腔室内的给料制备金属或金属合金的方法，其中所述金属或金属合金包括低碳铬铁，所述方法包括：在所述熔炉中，在所述腔室中所述给料上方提供三个单独的、绝缘的的直流电弧石墨阴极电极；采用等离子电源向各电隔离的直流电弧石墨阴极电极提供受控且可控的恒定直流输出电流，使各所述直流电弧石墨阴极电极发生相应的等离子电弧，加热所述腔室中的所述给料，在所述腔室中形成熔融物槽；单独确定各所述直流电弧石墨阴极电极相对于所述给料的高度，达到所述腔室中所述熔融物槽所需的电压，所述电压随着所述熔融物槽上方等离子电弧的电阻和所述熔融物槽中等离子电弧的电阻之和变化；所述熔融物槽发生搅动，所述搅动是由于电流流过所述熔融物槽产生焦耳热