直接从铬铁矿生产铬铁合金制造技术

用于直接从铬铁矿生产适合于炼钢的铬铁合金的方法，其中团聚具有碳粉添加物的铬铁矿粉、促进剂和粘合剂，并将干燥的团聚物供给到具有作为还原剂的天然气、处于适合于还原的升高的温度下的反应容器中，用于由此生产适于炼钢的铬铁合金。优选的促进剂是氧化物、氢氧化物或碳酸盐形式的碱，氢氧化钠是优选的。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】交叉引用本申请要求题目为“PRODUCTIONOFCHROMIUMIRONALLOYSDIRECTLYFROMCHROMITEORE”、2013年10月21日提交的、美国临时专利申请号为61/893,400的申请的优先权，通过引用将其全部内容并入本文。专利技术背景本专利技术涉及直接从铬铁矿生产铬铁合金。铬是所有等级的不锈钢中不可替代的成分。它是使钢变得“不锈”的成分。它以12％至约35％的Cr的量存在于合金中，一般Cr越多越耐腐蚀。它也是用于涡轮机和喷气发动机的高端“超合金”的关键成分。铬铁矿是铬的唯一来源。大多数铬铁矿被加工成称为高碳铬铁(highcarbonferro-chrome)或高碳铬铁(chargechrome)的中间产品，该中间产品是含有大于50％的Cr、约6-8％的C、不同量的Fi(0-4％，取决于所使用的方法)、余量为Fe的合金。这种材料是氩氧脱碳(ArgonOxygenDecarburiser)(AOD)工艺的原料，其是改性的钢转炉(modifiedsteelconverter)且是生产Cr和Fe的低碳熔体的第一步，在将液态钢浇铸成板、然后卷成片之前，在所述Cr和Fe的低碳熔体中添加其它合金元素(如Ni)，所述片是不锈钢市场的主要部分，且是工业和国内消费者所需的各种的不锈钢产品的原料，所述不锈钢产品诸如为管道、储罐、容器、法兰、阀门等。在AOD工艺、及其各种衍生工艺(derivatives)和混合工艺(hybrids)开发之前，生产不锈钢是非常昂贵的，因为使用铬铁矿，中间低碳产品需要棘手且费时的脱碳步骤。含铬的不锈的低合金的钢的生产迅速扩大，特别是在亚洲。不锈钢中的铬源是部分来自废料回收，但是这受这样的材料的可用性的限制，特别是在发展中国家。不锈钢中的铬不存在被其他金属替代的可能性。它对材料的耐腐蚀和耐热性是必不可少的。在炼钢过程中所需的铬添加物的短缺通过添加铬和铁的合金(统称为“铁铬”)来满足。这些合金利用固体含碳还原剂在埋弧电炉(SubmergedElectricArcFurnace)(SAF)中通过铬铁矿的熔炼来生产。这个过程是极其能源和碳密集型的。使用“全球最佳实践”的现有工厂生产每吨铁铬合金消耗3-4兆瓦时(MWH)的电力和200-300千克的碳。全面的气体净化系统需要满足清洁空气标准。大量的矿渣产生并以长期存储的方式放置在地面上的垃圾场中。少量的Cr通过使化学级氧化铬与金属铝反应而产生，这类似于用于产生熔融铁的氧化铁和铝之间的常见的铝热反应。直接从铬铁矿通过铝热(aluminoghermic)还原产生低碳FeCr合金还没有被完全实行，因为通常不利的能源需求，特别是在低级矿石的情况时。在美国没有商业上可行的铬铁矿藏，且钢铁生产中所使用的所有铁铬通常是从南非和哈萨克斯坦进口的。最近在加拿大，在被称为“环太平洋火山带(RingofFire)”(ROF)的地理区域中发现了这样的矿石的非常大型的矿藏。在美国和加拿大，天然页岩气的大量矿藏的开发产生了天然气的长期成本的降低和今后多年的稳定价格的前景。本专利技术利用环太平洋火山带的铬铁矿和低成本天然气的可得性。许多国家目前正在利用现有的工艺生产大量的直接还原的铁(DRI)。本专利技术利用这种基本的和良好地确立的技术的改进，通过使用天然气来还原包含在ROF铬铁矿中的铬和铁两者的氧化物，来生产铬铁合金，ROF铬铁矿的形态已经在测试中被证明有利于还原反应的进程。
技术实现思路
本专利技术提供了用于直接从铬铁矿生产适合于炼钢的铬铁合金的方法，其中使具有碳粉(carbonfinds)添加物的铬铁矿粉、促进剂和粘合剂团聚(agglomerated)并干燥，然后将团聚物(agglomerates)供给到具有作为还原剂的天然气、处于适合于还原的升高的温度下的反应容器中，用于由此生产适于炼钢的铬铁合金。该促进剂是氧化物、氢氧化物或碳酸盐形式的碱(alkaline)，如氢氧化钠或氢氧化钾。在测试过程中，氢氧化钠已经被发现在使所需的反应迅速还原来自铬铁矿精矿的铬和铁的氧化物方面，比其它碱性化学品更有效。促进剂以足以由二氧化硅化学计量形成硅酸钠的量加上能够使得钠与铬铁矿中的氧化铬(chromeoxide)结合的附加的量被包含，所述二氧化硅包封铬铁矿粉。促进剂以2wt％至15wt％的近似范围被包含在每个团聚物中。然而，以重量计的促进剂包含物的范围取决于许多变量，其中之一是精矿的二氧化硅含量、以及第二个是氧化铬的含量。碳以足以还原包含在团聚物中的铬和铁的可还原的金属氧化物的量被包含，例如在每个团聚物中的碳包含物为15wt％-25wt％的近似范围。该团聚物用炉废气可被有效地干燥，然后装入到具有750℃-1150℃的温度范围的反应容器中。该团聚物优选形成为球团(pellets)，并且在一个实施方案中，可以由重整天然气卷入到反应容器中，所述反应容器具有750℃-1150℃的范围的升高的温度。用于构成球团团聚物的铬铁矿粉和碳粉在尺寸上优选在50-250微米的范围内，且所述粘合剂优选被选为膨润土或有机替代物(诸如玉米淀粉)，所述粘合剂以0.5％至1.5％球团质量的量被包含。在一个实施方案中，反应容器包括垂直移动床工艺(process)，且天然气还原剂被选择为天然气或重整天然气。在替代性实施方案中，所述反应容器包括固定床间歇工艺(staticbedpatchprocess)或移动带工艺，且所述天然气还原剂被选择为重整天然气。附图说明其它目的和优点在下文在下面的描述和权利要求书中呈现。出于示例的目的、而不是限制本专利技术的范围或所附权利要求，附图显示本专利技术的某些实际的实施方案，其中：图1是示出一种类型的反应容器的示意图，所述反应容器可以以垂直移动床反应器的形式用于本专利技术的方法(process)；图2是示出第二类型的反应容器的示意图，所述反应容器可以以垂直固定间歇式反应器(verticalstaticbatchreactor)的形式用于本专利技术的方法；图3是示出第三实施方案的反应容器的示意图，所述反应容器可以以水平马弗传送反应器(horizontalmuffleconveyorreactor)的形式用于本专利技术的方法；图4是示出现有方法的化石燃料需求和针对本专利技术的方法所预计的化石燃料需求的图表；和图5是示出来自现有方法的二氧化碳排放量和针对本专利技术的方法所预计的二氧化碳排放量的图表。本文档来自技高网...

【技术保护点】
用于直接从铬铁矿生产适合于炼钢的铬铁合金的方法，所述方法包括：团聚具有碳粉添加物的铬铁矿粉、促进剂和粘合剂，并干燥团聚物；和将所述团聚物供给到具有作为还原剂的天然气、处于适合于还原的升高的温度的反应容器中，用于由此生产适于炼钢的铬铁合金。

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】2013.10.21 US 61/893,4001.用于直接从铬铁矿生产适合于炼钢的铬铁合金的方法，所述方法
包括：
团聚具有碳粉添加物的铬铁矿粉、促进剂和粘合剂，并干燥团聚物；
和
将所述团聚物供给到具有作为还原剂的天然气、处于适合于还原的
升高的温度的反应容器中，用于由此生产适于炼钢的铬铁合金。
2.如权利要求1所述的方法，其中所述促进剂是氧化物、氢氧化物或
碳酸盐形式的碱。
3.如权利要求2所述的方法，其中所述促进剂是氢氧化钠。
4.如权利要求2所述的方法，其中所述促进剂以足以由二氧化硅化学
计量形成硅酸钠和足以与存在于铬铁矿中的氧化铬反应的量被包含，所
述二氧化硅包封所述铬铁矿粉。
5.如权利要求4所述的方法，其中所述促进剂以2wt％至15wt％的
近似范围被包含在每个团聚物中。
6.如权利要求4所述的方法，其中碳以足以还原包含在所述团聚物中
的铬和铁的可还原的金属氧化物的量被包含。
7.如权利要求6所述的方法，其中碳以15w...

【专利技术属性】
技术研发人员：弗兰克·温特，
申请(专利权)人：KWG资源公司，
类型：发明
国别省市：加拿大;CA