[发明专利]一种提高铬矿合金化率的方法

说明书

本发明涉及一种用于提高铬矿合金化率的方法，属于冶金技术领域。本发明是将铁粉与还原剂按一定质量比混合均匀，随后将该物料放入坩埚中；放入竖炉中，随后往炉中通入保护气体，升至一定温度后保温一定时间，让铁粉与还原剂的混合物料充分熔化，形成铁液；再将添加剂B₂O₃和铬矿按一定质量比混合均匀后，通过石英管加入到铁液上方，还原铬矿，实现铬元素的合金化。在铁液中添加B₂O₃可以使熔渣黏度降低促进离子的传质，加快铬矿的还原。B₂O₃作为铬矿还原添加剂可以大幅度提高铬矿还原度，增加有价元素铬的回收。相比其它添加剂，添加B₂O₃可大幅度提高铬矿还原的速率。

技术领域

本发明涉及一种用于提高铬矿合金化率的方法，属于冶金技术领域。

背景技术

在铁熔体中添加铬铁合金是生产不锈钢的传统方法。铬铁通常在埋弧炉中通过铬铁矿的碳热还原来生产，使用埋弧炉生产一吨铬铁需要3.5-4.0MWh电能，约500千克焦炭和300千克石英，产生约1.2吨炉渣，需消耗大量电能资源且对铬矿要求高。此外，由于Cr(VI)的高毒特性，铬铁生产过程中产生的含铬渣也是环境保护的负担。同时为了在获得较高的铬回收率，一般需要对铬矿进行预还原。为了克服上述缺点，提出了铬矿直接合金化冶炼不锈钢的冶炼技术。在铬矿直接合金化过程中，将铬矿直接投入含碳铁液中以生产不锈钢母液。该技术省略了铬铁合金的生产过程，降低了不锈钢的生产能耗、提高生产率、生产主原料可灵活选择铬矿石或者铬矿粉。

自然界绝大多数铬元素都是三价铬，并以Cr₂O₃氧化物的形式存在，且基本是以铁铬矿的形式存在于矿石中。铬铁矿是一种尖晶石相矿物，他的理论化学可以表示为FeO·Cr₂O₃，但自然界中的铬铁矿中Fe²⁺常常部分被Mg²⁺取代，而Cr³⁺有部分被Al³⁺或者Fe³⁺取代，因此其矿物结构式可表示为(Mg,Fe)(Cr,Al,Fe)₂O₄，科学研究证明铬矿是由FeO·Cr₂O₃、Al₂O₃·Cr₂O₃、FeO·Al₂O₃、MgO·Al₂O₃、FeO·Fe₂O₃这些高熔点尖晶石相按照一定比例形成的固溶体。在铬矿直接合金化生产不锈钢母液的过程中，铬矿表面的氧化铁以及氧化铬被还原之后，Mg、Al元素会在铬矿表面富集，形成一层难以溶解的MgO·Al₂O₃尖晶石层，阻隔了还原剂与铬矿的接触，阻碍了铬矿的进一步还原，因此在生产过程中需要添加溶剂促进尖晶石相的溶解，提高铬矿还原率。研究表明CaO、SiO₂的添加均有利于提高铬矿在含碳铁液中的还原，其中SiO₂的促进效果更加显著，但添加SiO₂意味着还原体系熔渣相黏度的提升，不利于还原过程中的离子传质，因此需要一种既能促进尖晶石相的溶解同时又能降低熔渣相黏度添加剂提升铬矿还原的效率。

发明内容

本发明提供了一种用于提高铬矿合金化率的方法，提高铬矿中有价元素铬的提取，以实现铬的合金化。

一种用于提高铬矿合金化率的方法，其特征在于，包含以下步骤：

步骤1)将铁粉与还原剂按一定质量比混合均匀，随后将该物料放入坩埚中；

步骤2)将步骤1)中装有物料的坩埚放入竖炉中，随后往炉中通入保护气体，在将竖炉升至一定温度后保温一定时间，让铁粉与还原剂的混合物料充分熔化，形成铁液；