高碳铬铁的冶炼工艺与原理.doc

高碳铬铁的冶炼工艺与原理一、矿热炉高碳铬铁的生产方法有电炉法、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（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）电炉使用电这种最清洁的能源。其他能源如煤、焦炭、原油、天然气等都不可避免地将伴生的杂质元素带入冶金过程。只有采用电炉才能生产最清洁的合金。（2）电是唯一能获得任意高温条件的能源。（3）电炉容易实现还原、精炼、氮化等各种冶金反应要求的氧分压、氮分压等热力学条件。1.1主要技术参数根据生产的品种和年产量，首先确定炉用变压器的额定容量，选择变压器的类型（三相或三台单相）、工作电压和工作电流。然后确定电炉的几何参数，包括电极直径，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。所有这些参数，通常采用经验公式计算，并参照国内外生产实践进行选定。部分冶炼高碳铬铁的还原电炉主要技术参数列于表1。表1部分还原电炉主要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、工艺流程2.1原料的选取冶炼高碳烙铁的原料有铬矿、焦炭和硅石。其中焦炭以及硅石作为还原剂。（1）铬矿世界铬铁矿矿床主要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。近南北向褶皱带中的铬铁矿资源量，占世界总量的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的85％以上，占储量基础的90％以上，仅南非就占去了约3/4的储量基础。①选矿原则：由于铬是用途最多的金属，而且在“战略金属”中列第一位。当今世界拥有铬矿资源的国家或资源缺乏的国家，都在加紧铬矿石选矿的研究，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：包括高强场磁选、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，生产上主要采用重选方法，常采用摇床和跳汰选别。有时重选精矿用弱滋选或强磁选再选，进一步提高铬精矿石的品位和铬铁比。②铬矿搭配原则：在高碳铬铁的实际生产中往往需要选择合适的矿种搭配以及搭配比例。铬矿搭配的原则主要有:1）合适的铬铁比（Cr2o3/∑FeO）。一般来说，冶炼含铬量大于50％的合金要求入炉综合矿的Cr2o3/∑FeO比值大于2.0；而冶炼含铬量大于60％的合金要求此比值大于2.6。2）合适的MgO/Al2o3比值。它不但影响熔渣的导电性能和还原性能，而且影响合金的含碳盘。在实际生产中，使用MgO/Al2o3，比值偏低的铬矿需配足量的焦炭，以增加焦炭层的厚度，一方面是为了保证炉底不易损坏，另一方面也是为了增加未还原矿核在焦炭层的滞留时间。减少渣中跑铬。3）合适的块度搭配。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；使用块度大的铬矿易增加精炼层厚度，造成合金含碳量偏低。4）合适的熔化性能。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以及合金含碳量偏低等现象，给正常冶炼带来了很大的困难。合理搭配铬矿使熔渣有合理的熔点，对改善经济指标非常重要。（2）还原剂在合金生产中，使用最为普遍的是最便宜的一种还原剂-冶金焦“碎块”（高炉用焦经筛选后的筛下焦）。由于炼焦用煤的质量及焦化厂生产焦炭的条件不同，碎焦块的质量也各异．但是它们有一个共同的缺点，就是电阻不高，反应性能欠佳，灰分和硫、磷的含量较高，同时水分含量也较高，而且还不稳定。焦炭中含有的硫主要是有机琉及大量的硫化物，还有少量的硫酸盐和极少量以碳中固溶体状态存在的元素硫。焦炭的磷含量也各不相同。焦块具有海绵状组织，并有大量的裂纹，其气孔率波动于35％-55％范围内，焦炭的视密度为