一种综合利用无钙铬渣直接生产铬基合金钢的方法技术

本发明专利技术公开了一种综合利用无钙铬渣直接生产铬基合金钢的方法。按照计量备料、还原冶炼、出渣出铁、精炼浇注等步骤进行，在无钙铬渣中配入还原剂，在电炉内冶炼，冶炼得到的铬铁水直接进入精炼炉进行吹氧脱碳精炼，得到铬基合金钢，其主要成分为：０．２～６．０％Ｃ、８．０．０～５０．０％Ｃｒ、０．３～１．０％Ｓｉ、Ｓ≤０．０５％、Ｐ≤０．０５％、Ｖ０．１～０．５％。该种合金钢可以直接铸造或锻压生产各种耐磨材料，比如生产水泥、电力及选矿用耐磨钢球、钢锻或衬板等。本发明专利技术全部以无钙铬渣为原料直接生产铬基合金钢产品，它不仅使无钙铬渣得到彻底解毒，而且使有限的铬资源得到重生。对铬盐清洁化生产，废渣资源化利用方面均具有深远的意义。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及固体废弃物的处理及资源化利用，具体的说是一种综合利用无钙铬渣 直接生产铬基合金钢的方法。
技术介绍
无钙铬渣是当前利用最先进的无钙焙烧工艺技术生产铬盐过程中排出的一种工 业废渔，因其中含有少量溶于水的六价铬(Cr6+)，是一种严重的污染源，属危险废渣。无钙焙烧工艺生产铬盐过程中排放铬渣的主要化学成份 传统铬渣解毒处理方式一般有湿法和干法两种。湿法解毒是将铬渣磨细用水打浆、搅拌均勻，加入硫酸亚铁、亚硫酸钠、硫代硫酸 钠或通入二氧化硫气体后，使六价铬逐步还原为三价铬，再加入酸或碱调整PH值，使三价 铬沉淀，达到解毒的目的。干法解毒一般多为纯粹独立解毒处理，将铬渣与煤或含碳的低价原料掺混一起， 在竖炉或转炉内高温煅烧，铬渣中的六价铬在高温下被碳还原，生成三价铬物质固化在渣 中。另外，少量加入到其他产品生产中，代替部分原料或者作为造渣剂使用，比如水泥生产 中可以替代铁质原料，在炼钢中可以替代部分白云石，在镁铬耐火材料中可以替代部分原料等。可见，传统湿法解毒和干法纯粹独立解毒只能达到有害元素解毒，无害化处理的 目的，并且传统的处理方法均具有成本高、处理量小等缺点，无法从根本上解决铬渣的污染 问题，更谈不上实现资源综合利用，“变废为宝”。加之，无钙铬渣中除含有微量有害六价铬， 还含有大量铁和铬等有益元素，特别是铬元素，我国属于贫铬资源国，90%铬资源需从国外 进口。如果不加以回收利用，势必会造成稀缺资源的浪费。因此，如何直接将无钙铬渣作为原料加以综合利用生产出有用的工业产品，并从 根本上达到彻底解毒的目的，是当前亟待研究解决的重要问题。
技术实现思路
本专利技术的目的是提供一种综合利用一种综合利用无钙铬渣直接生产铬基合金钢 的方法。本专利技术方法按下列步骤进行A、计量备料冶炼原料的重量份为无钙铬渣100份、碳还原剂15 25份和造渣剂1 11份， 碳还原剂优选20 23份，造渣剂优选9 11份。碳还原剂为含碳的煤或焦炭中的一种，造渣剂是硅石，碳还原剂指含碳的煤或焦炭，必要时也可采用具有还原性质的硅合金，如硅铁或硅铬等。造渣剂主要指硅石，根据冶炼熔渣性质，必要时可以适当补充部分石灰石、萤石等 其他矿化剂，以降低熔点。本专利技术的关键所在是无钙铬渣为细粉料，当以煤做还原剂时，由于煤比重比较轻，需要将煤和无钙铬渣磨细混勻后，采用压 球机将无钙铬渣与煤均勻混在一起进行成球，成球直接用水，再不加任何粘结剂，成球后缓 慢烘干至水分小于3%，于50-200MPa的压力条件下，将混合物压制成直径为10_30mm的球 体，再还原冶炼。采用如此的工艺方法，可以提高冶炼效率，稳定冶炼工艺。若用其他坚硬块状物料做还原剂时，如焦炭、硅铁或者硅铬作还原剂时，无钙铬渣 单独成球，需将还原剂破碎至3 5cm。B、还原冶炼将混配制成的冶炼原料加入电炉内，熔融冶炼，在1500 1650°C时发生还原反 应，冶炼时间为110-150分钟；其主要反应式如下C+02 = 2C0 个2Na2Cr04+3C0 = Cr2C3+2Na20+3C0 个2Fe203+3C = 4Fe+3C02 个2Cr203+3C = 4Cr+3C02 个Fe203+3C0 = 2Fe+3C02 个Cr203+3C0 = 2Cr+3C02 个3Cr203+13C = 2Cr2C3+9C0 个Si02+2C0 = Si+2C022Fe203+3Si = 4Fe+3Si02 个2Cr203+3Si = 4Cr+3Si02 个铬渣中以氧化物形式存在的铬和铁，在高温熔融状态下，被还原剂还原为单质铁 和铬，同时原料中的部分Si、C、V、S、P也被还原或直接进入合金液相。本专利技术的关键所在是渣中的有用物质铬和铁被提炼的同时，有毒的六价铬在高温 下也被还原转化为无毒三价铬，进而被还原为单质铬，实现了六价铬的彻底解毒。C、出渔出铁用钢水包承接液态炉渣和铬基合金铁液，倾倒扒除上层炉渣，得到铬基合金铁 水；D、精炼浇注将铬基合金铁水转入精炼炉内，吹入氧气及氩气进行脱碳，另造新渣净化钢水 完成精炼，精炼后的铬基合金钢液倒入钢锭模，所产铬基合金钢的化学组成为c 0. 2 6. 0%,Cr 8. 0 50. 0%,Si 0. 3 1. 0%,S 彡 0. 05%,P 彡 0. 05%,V0. 1 0. 5%。每吨 原料可生产铬基合金钢约250-300kg。也可以与铸造工序相匹配，生产出各种标准的铬基合 金钢铸件。4该种合金钢可以直接铸造或锻压生产各种耐磨材料，比如生产水泥、电力及选矿 用耐磨钢球、钢锻或衬板等。关于本专利技术的效果，我单位在630kVA直流电炉(矿热炉)进行了工业化生产试 验，已取得预期效果，无钙铬渣中有毒六价铬得到了 100%完全解毒，同时生产出了合格的 铬基合金钢产品。本专利技术全部以无钙铬渣为原料直接生产铬基合金钢产品，具有吃渣量大，解毒彻 底，经济效益显著的特点，从根本上克服了现有传统工艺所存在的缺点。对铬盐清洁化生 产，废渣资源化利用均具有深远的意义。具有如下主要特点(1)它的解毒及冶炼工艺流程比较简短，不需另行配置专用设备，在现行电炉内便 可以实现解毒和冶炼铬基合金钢同时进行。(2)它直接以无钙铬渣为原料，在解毒的同时，实现了资源化利用，节约了有限的 铬资源。(3)它冶炼生产的铬基合金钢是水泥、电力及选矿等行业必要的耐磨合金材料，用 途比较广泛。(4)它解毒及冶炼生产技术易于掌握，操作十分简单。便于生产组织和经营管理， 运行成本低，可以实现一定的经济效益。从根本上解决了传统铬渣解毒需新增费用的难题。具体实施例方式下面的实施例可以使本专业技术人员更全面地理解本专利技术，但不以任何方式限定 本专利技术。实施例1以无钙铬渣和当地大河煤为原料，造渣剂为硅石。其中大河煤化学成分为C70%， Fe2O3L 29%,MgOO. 75%, CaOl. 08%, SiO2IO. 65%,A12034. 88%，其他成分 11. 35%。硅石化 学成分为:Si0290 . 83%, Mg03. 65%, Al2O3L 28%, Fe2O3O. 86%，其他成分 3. 38%。本实例 中应用的电炉为630kVA直流矿热炉，容量1. 3吨，炉体直径Φ 1. 8m，高度HI. 5m,有效内径 Φ0.95m，有效高度为0.92m。采用碳砖和镁砖复合砌筑。该电炉采用双电极供电。具体步 骤按以下次序进行1、首先向IOOOkg无钙铬渣中加入200kg大河煤，将混合原料用搅拌机混勻。2、采用成球机，于200MPa的压力条件下，将混合料压成直径为10_30mm的球体。并 将混合物球体烘干脱水至水分小于3%。3、向1200kg混合物球体加入90kg硅石，将球体和硅石混合物投入电炉进行熔融 冶炼。4、冶炼温度15751;5、冶炼时间150分钟；6、铬基合金钢产品本实例于2009年11月10日连续生产8炉，平均每炉得到成 品约235kg，其产品指标见下表 实施例2以无钙铬渣和当地大河煤为原料，造渣剂为硅石。其中大河煤化学成分为C70%， Fe2O3L 29%,MgOO. 75%, CaOl. 08%, SiO2IO. 65%,A12034. 88%，其他成分 11. 35%。硅石化 学成分为:Si0290 . 83%,本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种综合利用无钙铬渣直接生产铬基合金钢的方法，其特征在于按下列步骤进行：　　Ａ、计量备料　　冶炼原料的重量份为：无钙铬渣１００份、碳还原剂１５～２５份和造渣剂１～１１份，　　碳还原剂为含碳的煤或焦炭中的一种，造渣剂是硅石，　　Ｂ、还原冶炼将混配制成的冶炼原料加入电炉内，熔融冶炼，在１５００～１６５０℃时发生还原反应，冶炼时间为１１０－１５０分钟；　　Ｃ、出渣出铁　　用钢水包承接液态炉渣和铬基合金铁液，倾倒扒除上层炉渣，得到铬基合金铁水；　　Ｄ、精炼浇注　　将铬基合金铁水转入精炼炉内，吹入氧气及氩气进行脱碳，另造新渣净化钢水完成精炼，精炼后的铬基合金钢液倒入钢锭模，所产铬基合金钢的化学组成为：Ｃ　０．２～６．０％、Ｃｒ　８．０～５０．０％、Ｓｉ　０．３～１．０％、Ｓ≤０．０５％、Ｐ≤０．０５％、Ｖ　０．１～０．５％。

【技术特征摘要】

【专利技术属性】
技术研发人员：何喜善，宋春林，宋平儒，武开鹏，李元魁，
申请(专利权)人：甘肃锦世化工有限责任公司，
类型：发明
国别省市：62[中国|甘肃]