[其他]低氧铬粉的生产方法

说明书

一种还原脱氧制取低氧铬粉的生产方法。以电解铬粉为原料，以氢等离子体为加热热源和还原剂。等离子体的工作气体及原料的载气均为氢气。电解铬粉的粒度为３－６０微米。还原脱氧温度为１５００－４０００℃。产品粒度小于２００目，含氧量小于０．２％，含碳量低。可作为金属陶瓷、耐磨耐蚀的涂层材料的原理，尤其是可作为机械合金化高温合金的原料，本法工艺和设备简单，成本低，生产周期短，可连续生产，处理量大，铬粉的总回收率高达９９％。

本发明涉及用氢等离子体法生产低氧铬粉的工艺方法，更确切地说是一种铬粉还原脱氧的精炼方法。

铬粉除用于高温合金外，还用作金属陶瓷、耐磨耐蚀的涂层材料、电子工业上的蒸发材料以及制备具有抗氧化能力的开关触点合金的添加剂。更为重要的是作为机械合金化高温合金的重要原料。

目前制取铬粉的主要方法是用铬酸盐的水溶液电解，但电解铬粉的氧含量一般很高（0.7-1.0%，重量百分数，以下不特别指明，均为重量百分数），含碳量也不合乎上述用途的要求。为了获得作为上述用途的铬粉，必须对电解铬粉作进一步的精炼还原脱氧。

已有的电解铬粉的还原脱氧方法有以下四种：（1）在氢气流中高温精制;（2）真空加热脱气去氧;（3）碘化精制;（4）区域熔炼。除了第一种方法外，其他三种方法均由于处理成本高、处理量小以及提纯后的产品不是粉状而未得到广泛应用。

US4，148，628提出了一种生产金属铬的工艺方法。以三氧化二铬和碳黑、石墨以及石油焦为原料，将三氧化二铬与碳黑、石墨及石油焦中的任何一种混合制成细粉，再加入粘合剂制成大小平均为0.01-3.0毫米的颗粒，最好是0.01-1.0毫米的颗粒;用氢、甲烷或它们的混合物，将其送进等离子体中，在1200℃以上将三氧化二铬还原成金属铬;等离子体的工作气体是氩或氩-氢、氩-甲烷及氢-甲烷中的任何一种混合气体;生成的金属铬含有0.5-3.0%的氧和0.5-3.0%的碳，因此需进一步精炼。精炼用两种方法进行。第一种方法是将产品磨成粉，加碳和粘合剂制成团块，将团块放入真空炉中，保持温度在1200°-1500℃之间，压力为0.1-20托，在固相进行还原;第二种方法是将该团块放在等离子炉内用水冷却的容器中，在保护气氛下用等离子体焰加热团块，在熔融状态下还原。两种精炼方法得到的产物还需要脱碳处理，即在没有氢存在的条件下于等离子炉中加热进行氧化脱碳。

A.H.Sully（“CHROMTUM”second edition，P67，1967，London Butterworths）在1500℃用氢还原，以除去铬粉中的氧，原料铬粉的粒径在152-635微米之间为宜。如果使用更细的铬粉，会导致铬粉的烧结，影响氢的扩散，同时也得不到粉状产品;若原料的颗粒太大（大于1000微米）或者舟中铬粉层的厚度超过1毫米，均不能很好地脱氧。

H.T.Greenaway等（Journal of the institute of metal，Vol.83，121-125，1954-55）用氢气脱除铬粉中的氧时以高频感应炉加热，能够快速加热和冷却，故可减少低温时铬粉重氧化反应的发生，但也存在原料粒径受限制的问题。

J.Kroll等（εlectrochem.Soc.，97，258-264，1950）用65目的电解铬粉（含有1%的三氧化二铬，即含氧0.31%）为原料，用氢还原脱氧，还原脱氧温度为1000℃，时间长达三天，其产品的氧含量为0.063%，产品有部分烧结。

总之，对电解铬粉用竖式或卧式的电热管式炉、高频感应炉加热通氢还原脱氧精炼的方法需时长、处理量小、效率低;在高温下产品铬粉易产生严重烧结;而且高温下铬粉颗粒表面熔化，还原剂氢不易渗入其内部。在高温反应区氢气还原脱氧，而在低温区反应产物水又将产物铬粉重新氧化，即存在再氧化的危险;不能生产出小于200目的含氧、含碳低的符合上述用途的铬粉;在高温下反应器石英材料可被氢还原为SiO，污染产品铬粉。

US4，148，628的铬的精炼方法需脱氧、脱碳两个工艺步骤，工艺复杂，不能连续生产，成本高，生产出的精炼铬粉氧含量虽低，但碳含量高，不能得到符合上述用途的小于200目的铬粉。