[发明专利]用于熔炼高碳铬铁的方法

说明书

技术领域

本发明涉及铁合金生产，确切地说，涉及在矿石熔炼电炉中的高碳铬铁生产的方法。

背景技术

迄今已知在矿石熔炼炉中的高碳铬铁生产的方法，其中炉料由铬矿石、碳还原剂和含硅石熔剂制备。该方法中使用10-80mm大小的矿石块和超过5mm的含碳还原剂的级分。炉料以分批操作供应到炉顶并且所产生的金属和炉渣从炉排出。金属在与炉渣分离之后从炉中排出到铸模中(Ryss M.A.Production of ferroalloys.-M.：Metallurgy，1985，199-212页)。

该方法的特征如下：

高碳铬铁熔炼方法中铬还原的速率低，原因是硅石铬矿石含有30-35％Cr₂O₃和10-20％SiO₂。在熔炼温度下，氧化硅在铬矿石块的表面上形成粘性膜，其阻止氧化铬与碳还原剂以及气态一氧化碳的相互作用。硅石熔剂通过阻碍矿石铬尖晶石与碳还原剂和气态CO的接触而增强了铬矿石的氧化硅的作用。铬矿石的难熔铬尖晶石中的铬不与氧化硅形成铬可从其中被还原的任何液体相。由于从铬尖晶石的铬还原的钝化反应，其在炉浴的较上层不被还原。固体矿石颗粒以相当大的量被供应到底层，并被从炉流出的液体矿渣卷带。

铬从铬矿石还原的机理在于，固体焦炭在其接触铬矿石块的点处与构成这种矿石的铁和氧化铬反应。在加热过程中，碳扩散到整个铬尖晶石体积中，形成气态CO、铬和碳化铁。巧合地，焦炭与铬矿石接触的区域富含多孔岩石的难熔氧化物(SiO₂、MgO、Al₂O₃)，主要为SiO₂，从而在焦炭与铬尖晶石之间产生所谓的炉渣-金属屏障，在该屏障处铬还原的速率急剧降低。

在矿石熔炼炉的铬铁熔炼过程中，在添加有含硅石熔剂的炉料中铬从硅石铬矿石还原的低速率导致熔炼处理时间增加、用于铬铁熔炼比功率消耗过量以及炉渣获得率增加。

已知有一种铬铁熔炼的方法，其中使用尺寸为10-80mm的铬矿石级分、超过5mm的含碳还原剂的级分以及呈自生产的炉渣-金属废料形式的含硅石熔剂作为炉料组分。炉料在电炉中熔炼，产生铬铁和炉渣(Ryss M.A.Production of ferroalloys.-M.：Metallurgy，1985，第199-212页)。

该方法的特征如下：

由于在使用由铬矿石、碳还原剂和熔剂组成的炉料的矿石熔炼炉中高碳铬铁生产过程中发生的低速率亚铬酸盐-还原剂反应造成废渣中高含量的氧化铬，这些低速率的反应是由硅石熔剂以及由铬矿石中存在的多孔岩石的硅石排出的亚铬酸盐导致的。

硅石铬矿石的使用导致炉浴上层内在铬尖晶石颗粒上的炉渣屏障的形成。而且，铬尖晶石具有较高的熔炼温度，并且它们因其与硅石的低速率反应而著称，这就是铬矿石与硅石熔剂一起加热造成难以形成铬可以从中被还原的液相的原因。

在矿石熔炼炉中的铬铁生产过程中从含有30-33％铬和10-20％SiO₂的硅石铬矿石还原铬的低速率导致用于铬铁熔炼的熔炼过程时间增加以及比功率消耗过量。该情形被诸如以下的因素促进：在高碳铬铁熔炼的过程中，铬矿石颗粒对于形成到炉浴底层中的CO变得不可渗透。

与要求保护的本发明最接近等同的过程是高碳铬铁熔炼的方法(RF专利号2115627，IPC C01G37/00、C22B 1/00、C 22B 1/16，1998)。

该方法包括装有以wt％计的如下组分比率的尺寸为10-80mm的铬矿石块、尺寸超过5mm的含碳还原剂级分、高碳铬铁生产的炉渣-金属废料以及低碳铬铁生产的炉渣的电炉：