[发明专利]从含氧化铬的炉渣中还原金属铬的方法

说明书

本申请要求于2006年12月28日在韩国知识产权局提交的第10-2006-0136918号韩国专利申请的权益，该申请的公开通过引用包含于此。

                        技术领域

本发明涉及一种从含氧化铬的炉渣中还原金属铬的方法，更具体地讲，涉及这样一种从含氧化铬的炉渣中还原金属铬的方法，即在不锈钢冶炼工艺过程中，当回收在电弧炉的炉渣中包含的有价值的金属例如铬时，吹入粉状铝渣(aluminum dross)，从而能够提高回收率。

                        背景技术

通常，包括精炼不锈钢的工艺的炼钢工艺由电弧炉-精炼炉-对含量的精确控制-连铸的工艺构成。此外，为了灵活地满足对不锈钢的市场需求，已经开始广泛地使用首先利用电弧炉的制造方式。

借助电弧炉制造钢液主要可分为熔化废钢和铁合金的方式以及通过混合铁水和废钢来熔化铁水和废钢的方式。然而，在高级钢例如不锈钢的情况下，主要采用这样的方式，即仅使用杂质含量较少的铁合金和高级废钢，并在电弧炉中将它们熔化。然而，在这种情况下，因为成本负担较高，所以与采用廉价的铁水的情况相比，需要有效地还原和回收包含有价值的金属(例如铬)的副产品，为此已经提出了若干方法。具体地讲，在铬的情况下，因为铬以六价铬的形式洗提出来，所以造成环境污染。因此，必然应当从炉渣中去除铬。

考虑到组分特性，不锈钢包含10％或者更多的铬组分，其中，因为铬组分与氧的亲合力比铁(Fe)与氧的亲合力强，所以在在1500℃或更高的高温下进行的炼钢工艺中，不可避免地产生铬组分的氧化。

此外，在电炉的情况下，在制造不锈钢钢液的过程中，因为不可避免地吹入氧以促进废钢的熔化，所以大量的铬组分被氧化，从而成渣。

在利用电炉制造不锈钢的工艺中作为副产品产生的炉渣中的氧化铬的含量处于大约5％到30％的高水平。因此，为了降低制造成本或者更有效地利用资源，在铁合金和废钢熔化之后，将还原剂(例如铁-硅(Fe-Si)或铝)加入到提高该钢液的温度的增热装置(heat-increasing device)中，以将炉渣中的氧化铬还原到钢液中。

增热装置中存在的炉渣中的氧化铬被硅或碳部分还原，其中，硅或碳是钢液中的组分。然而，通常，因为在减小电弧炉的功率用量的同时，增热装置中大量的氧被吹到钢液中，以升高钢液的温度，所以与被氧氧化的铬的量相比，被钢液内的硅或碳还原的铬的量处于微不足道的水平。

另外，用作还原剂的铁-硅或铝昂贵，使得铁-硅或铝的用量受到限制，并且铁-硅或铝会成为成本增加的原因。因此，为了抑制在吹氧过程中的铬的氧化，已经做出了尝试。

第2005-0109763号韩国专利申请特开公开了这样一种方法，即在回收冶炼不锈钢的电弧炉的炉渣中的有价值的金属的过程中，通过利用燃烧器(bumer)来提高炉渣的温度，将炉渣保持在高温的液相，有利于有价值的金属的还原反应。通过这种方法，可以抑制铬的氧化，但是不可避免地应当使用还原剂，使得这种方法的效果不大。没有经历这种单独的还原工艺的炉渣与钢液一起出钢，并对所述炉渣进行排渣(slag off)，使得只有通过除炼钢工艺之外的单独的工艺才能回收铬。

第2001-316712号日本专利申请特开公开了这样一种方法，即将电弧炉电极中的至少一个制造成空心电极(hollow electrode)，并通过该空心电极将还原剂(例如铝、铝渣、碳等)与不活泼气体(inert gas)一起吹入，从而还原炉渣中的氧化铬。因为使用空心电极，所以这种方法在应用中受到限制。

第2000-0021329号韩国专利申请特开公开了一种通过将碳粉吹入电弧炉中来引发有价值的金属的回收并形成炉渣的方法。在这种情况下，在低温下难以发生氧化铬和碳的反应，且还原速度慢。

此外，第1998-047211号韩国专利申请特开公开了一种在电弧炉出钢之后通过钢包(ladle)中的气体搅拌来回收铬的方法。然而，这种方法的缺点在于出钢过程中撇去的炉渣中的铬的损失大。用于回收撇去的炉渣中的有价值的金属的后序处理包括需要时间和费用的工艺，例如破碎-水分离-磁分离-浮选等工艺，因此，后序处理成为增加不锈钢冶炼工艺的成本的因素之一。因此，从经济角度考虑，从撇渣之前从熔融炉渣中尽可能地回收铬是非常有利的。

通常，在电弧炉中制造的钢液出钢之前，每吨钢液投入大约2kg到3kg的铁-硅(Fe-Si)合金，从而通过下面的反应回收包括铬在内的有价值的金属的部分。

[反应式1]