制备铬铁合金的系统和方法技术方案

本发明专利技术公开了制备铬铁合金的系统和方法，系统包括：混合成型装置，其具有含碳物料入口、硅石入口、助熔剂入口、粘结剂入口、铬铁矿粉入口、水入口和混合湿球团出口；球团干燥装置，其具有混合湿球团入口和烘干球团出口；转底炉，其内沿着炉底转动方向依次形成布料区、预热区、还原区和出料区，在布料区设置烘干球团入口，出料区设置固体还原产物出口；冷却酸浸装置，其具有固体还原产物入口、稀酸入口、浸出残渣出口和浸出液出口；浸出渣干燥装置，其具有浸出残渣入口和干燥渣出口；熔炼装置，其具有干燥渣入口、铬铁合金出口和炉渣出口。该系统可以在拓展铬铁合金的原料来源的同时降低铬铁合金的生产成本。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术属于冶金
，具体而言，本专利技术涉及一种制备铬铁合金的系统和方法。
技术介绍
铬在自然界中总是与铁共生形成铬铁尖晶石(FeO.Cr2O3)，其矿物学名称是铬铁矿。在冶金工业上，铬铁矿主要用来生产铬铁合金。铬铁合金作为钢的添加料生产多种高强度、抗腐蚀、耐磨、耐高温、耐氧化的特种钢，如不锈钢、耐酸钢、耐热钢、滚珠轴承钢、弹簧钢、工具钢等。用于冶炼铬铁合金的铬铁矿石，除Cr2O3品位是衡量质量指标外，铬铁比也是一项重要指标。因为铬铁比值低的矿石或精矿，即使其Cr2O3的品位较高，也很难炼出高标号的铬铁合金。冶金级铬铁一般要求Cr2O3/FeO的比值大于2.5。在铬铁矿冶金工业中，由于硬块铬铁矿供应困难(只占资源总量的20％)，这就迫使各厂家将眼光转向对廉价粉矿的应用上。因此，现有的制备铬铁合金的技术有待进一步改进。
技术实现思路
本专利技术旨在至少在一定程度上解决相关技术中的技术问题之一。为此，本专利技术的一个目的在于提出一种制备铬铁合金的系统和方法，该系统打破了本领域中对铬铁合金生产原料的限制，从而解决了贫铬铁矿无法有效利用的难题，进而可以在拓展铬铁合金的原料来源的同时降低铬铁合金的生产成本。在本专利技术的一个方面，本专利技术提出了一种制备铬铁合金的系统。根据本专利技术的实施例，该系统包括：混合成型装置，所述混合成型装置具有含碳物料入口、硅石入口、助熔剂入口、粘结剂入口、铬铁矿粉入口、水入口和混合湿球团出口；球团干燥装置，所述球团干燥装置具有混合湿球团入口和烘干球团出口，所述混合湿球团入口与所述混合湿球团出口相连；转底炉，所述转底炉内沿着炉底转动方向依次形成布料区、预热区、还原区和出料区，在所述布料区设置有烘干球团入口，所述出料区设置有固体还原产物出口，所述烘干球团入口与所述烘干球团出口相连；冷却酸浸装置，所述冷却酸浸装置具有固体还原产物入口、稀酸入口、浸出残渣出口
和浸出液出口，所述固体还原产物入口和所述固体还原产物出口相连；浸出渣干燥装置，所述浸出渣干燥装置具有浸出残渣入口和干燥渣出口，所述浸出残渣入口与所述浸出残渣出口相连；熔炼装置，所述熔炼装置具有干燥渣入口、铬铁合金出口和炉渣出口，所述干燥渣入口与所述干燥渣出口相连。由此，根据本专利技术实施例的制备铬铁合金的系统采用转底炉对含有含碳物料、硅石、助熔剂、粘结剂与铬铁矿粉的烘干球团进行还原焙烧处理，通过严格控制转底炉内还原区的温度和气氛等条件来实现铬铁矿粉中铁氧化物和铬氧化物的选择性还原，使得铬铁矿粉中大部分铁氧化物被还原为金属铁和碳化铁，而少部分铬氧化物被还原为碳化铬，然后所得固体还原产物进行酸浸处理，其中金属铁和碳化铁被酸液溶解而进入浸出液中，而三氧化二铬和碳化铬不溶于酸液中而进入浸出残渣中，从而可以显著提高浸出残渣中的铬铁比(铬铁比大于3)，同时经还原焙烧和酸浸后的浸出残渣的反应性好，进而经后续高温熔炼处理很容易就可以实现铬铁合金与炉渣的分离，即可得到铬含量较高的铬铁合金，另外较传统的采用冶金级铬铁矿(铬铁比大于2.5)生产铬铁合金相比，本专利技术的铬铁原料来源门槛更低，打破了本领域中对铬铁合金生产原料的限制，从而解决了贫铬铁矿无法有效利用的难题，进而可以在拓展铬铁合金的原料来源的同时降低铬铁合金的生产成本。另外，根据本专利技术上述实施例的制备铬铁合金的系统还可以具有如下附加的技术特征：在本专利技术的一些实施例中，所述转底炉的水平截面为圆环形，并且所述还原区的圆环夹角大于100度。由此，可以使得铬铁矿粉中大部分铁氧化物被还原为金属铁和碳化铁，从而提高后续过程中所得残渣中的铬铁比，进而可以得到铬品位较高的铬铁合金。在本专利技术的一些实施例中，所述转底炉设有烟气出口，所述烟气出口与所述浸出渣干燥装置相连。由此，可以显著降低能源成本。在本专利技术的再一个方面，本专利技术提出了一种制备铬铁合金的方法。根据本专利技术的实施例，该方法包括：(1)将含碳物料、硅石、助熔剂、粘结剂、铬铁矿粉和水供给至所述混合成型装置进行混合成型处理，以便得到混合湿球团；(2)将所述混合湿球团供给至所述球团干燥装置进行干燥处理，以便得到烘干球团；(3)将所述烘干球团供给至所述转底炉中进行选择性还原，以便得到固体还原产物和烟气；(4)将稀酸和所述固体还原产物供给至所述冷却酸浸装置进行酸浸处理，以便得到浸出残渣和浸出液；(5)将所述浸出残渣供给至所述浸出渣干燥装置进行干燥处理，以便得到干燥渣；(6)将所述干燥渣供给至所述熔炼装置进行高温熔炼，以便得到铬铁合金和炉渣。由此，根据本专利技术实施例的制备铬铁合金的方法采用转底炉对含有含碳物料、硅石、助熔剂、粘结剂与铬铁矿粉的烘干球团进行还原焙烧处理，通过严格控制转底炉内还原区的温度和气氛等条件来实现铬铁矿粉中铁氧化物和铬氧化物的选择性还原，使得铬铁矿粉中大部分铁氧化物被还原为金属铁和碳化铁，而少部分铬氧化物被还原为碳化铬，然后所得固体还原产物进行酸浸处理，其中金属铁和碳化铁被酸液溶解而进入浸出液中，而三氧化二铬和碳化铬不溶于酸液中而进入浸出残渣中，从而可以显著提高浸出残渣中的铬铁比(铬铁比大于3)，同时经还原焙烧和酸浸后的浸出残渣的反应性好，进而经后续高温熔炼处理很容易就可以实现铬铁合金与炉渣的分离，即可得到铬含量较高的铬铁合金，另外较传统的采用冶金级铬铁矿(铬铁比大于2.5)生产铬铁合金相比，本申请的铬铁原料来源门槛更低，打破了本领域中对铬铁合金生产原料的限制，从而解决了贫铬铁矿无法有效利用的难题，进而可以在拓展铬铁合金的原料来源的同时降低铬铁合金的生产成本。另外，根据本专利技术上述实施例的制备铬铁合金的方法还可以具有如下附加的技术特征：在本专利技术的一些实施例中，在步骤(1)中，所述铬铁矿粉中铬铁比为1～3。在本专利技术的一些实施例中，所述铬铁矿粉中的粒径不大于0.074mm的占50wt％以上。由此，可以显著提高铬铁矿粉与碳的接触面积，从而提高铁氧化物的还原效率。在本专利技术的一些实施例中，所述含碳物料的添加量为还原铁氧化物及三氧化二铬所需化学计量碳要求的1.0～1.5倍，若含碳物料添加量高于化学计量要求的1.5倍则会增加反应阻力且造成资源浪费，而低于1.0倍则影响还原效果。在本专利技术的一些实施例中，所述硅石的添加量为所述铬铁矿粉重量的2～10％，所述粘结剂的添加量不高于所述铬铁矿粉重量的10％，所述助熔剂的添加量为所述铬铁矿粉重量的2～8％。由此，可以保证后续过程中制备得到铬品位较高的铬铁合金。在本专利技术的一些实施例中，在步骤(1)中，所述助熔剂为含有碳酸钠和石灰石的混合物。由此，可以显著降低还原焙烧过程中的能耗。在本专利技术的一些实施例中，所述助熔剂中，所述碳酸钠与所述石灰石的质量比为1：1～8。由此，可以进一步降低还原焙烧过程中的能耗。在本专利技术的一些实施例中，在步骤(1)中，所述粘结剂为选自液体粘结剂和固体粘结剂中的至少一种。在本专利技术的一些实施例中，在步骤(3)中，所述还原区温度不低于1300摄氏度，并且所述还原区不存在氧气，所述烘干球团在所述转底炉内停留时间不超过1h。由此，可以进一步提高还原焙烧过程中铁氧化物的还原效率，同时不会使铬过度还原。在本专利技术的一些实施例中，在步骤(4)中，所述稀酸为稀硫酸，优选所述稀硫酸的质
量浓度为5～12％。由此，可以显著提高酸浸效本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种制备铬铁合金的系统，其特征在于，包括：混合成型装置，所述混合成型装置具有含碳物料入口、硅石入口、助熔剂入口、粘结剂入口、铬铁矿粉入口、水入口和混合湿球团出口；球团干燥装置，所述球团干燥装置具有混合湿球团入口和烘干球团出口，所述混合湿球团入口与所述混合湿球团出口相连；转底炉，所述转底炉内沿着炉底转动方向依次形成布料区、预热区、还原区和出料区，在所述布料区设置有烘干球团入口，所述出料区设置有固体还原产物出口，所述烘干球团入口与所述烘干球团出口相连；冷却酸浸装置，所述冷却酸浸装置具有固体还原产物入口、稀酸入口、浸出残渣出口和浸出液出口，所述固体还原产物入口和所述固体还原产物出口相连；浸出渣干燥装置，所述浸出渣干燥装置具有浸出残渣入口和干燥渣出口，所述浸出残渣入口与所述浸出残渣出口相连；熔炼装置，所述熔炼装置具有干燥渣入口、铬铁合金出口和炉渣出口，所述干燥渣入口与所述干燥渣出口相连。

【技术特征摘要】
1.一种制备铬铁合金的系统，其特征在于，包括：混合成型装置，所述混合成型装置具有含碳物料入口、硅石入口、助熔剂入口、粘结剂入口、铬铁矿粉入口、水入口和混合湿球团出口；球团干燥装置，所述球团干燥装置具有混合湿球团入口和烘干球团出口，所述混合湿球团入口与所述混合湿球团出口相连；转底炉，所述转底炉内沿着炉底转动方向依次形成布料区、预热区、还原区和出料区，在所述布料区设置有烘干球团入口，所述出料区设置有固体还原产物出口，所述烘干球团入口与所述烘干球团出口相连；冷却酸浸装置，所述冷却酸浸装置具有固体还原产物入口、稀酸入口、浸出残渣出口和浸出液出口，所述固体还原产物入口和所述固体还原产物出口相连；浸出渣干燥装置，所述浸出渣干燥装置具有浸出残渣入口和干燥渣出口，所述浸出残渣入口与所述浸出残渣出口相连；熔炼装置，所述熔炼装置具有干燥渣入口、铬铁合金出口和炉渣出口，所述干燥渣入口与所述干燥渣出口相连。2.根据权利要求1所述的系统，其特征在于，所述转底炉的水平截面为圆环形，并且所述还原区的圆环夹角大于100度。3.根据权利要求1或2所述的系统，其特征在于，所述转底炉设置有烟气出口，所述烟气出口与所述浸出渣干燥装置相连。4.一种利用权利要求1-3中任一项所述的系统制备镍铁合金的方法，其特征在于，包括：(1)将含碳物料、硅石、助熔剂、粘结剂、铬铁矿粉和水供给至所述混合成型装置进行混合成型处理，以便得到混合湿球团；(2)将所述混合湿球团供给至所述球团干燥装置进行干燥处理，以便得到烘干球团；(3)将所述烘干球团供给至所述转底炉中进行选择性还原，以便得到固体还原产物和烟气；(4)将稀酸和所述固体还...

【专利技术属性】
技术研发人员：王静静，任中山，曹志成，薛逊，吴道洪，
申请(专利权)人：江苏省冶金设计院有限公司，
类型：发明
国别省市：江苏;32