[发明专利]一种微波铝热还原金属铬的方法有效
申请号: | 201410528555.3 | 申请日: | 2014-10-10 |
公开(公告)号: | CN104313362A | 公开(公告)日: | 2015-01-28 |
发明(设计)人: | 朱红波;吴奎霖;李磊;彭金辉;杨坤;贾景岩 | 申请(专利权)人: | 昆明理工大学 |
主分类号: | C22B34/32 | 分类号: | C22B34/32;C22B5/04 |
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地址: | 650093 云*** | 国省代码: | 云南;53 |
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摘要: | |||
搜索关键词: | 一种 微波 还原 金属 方法 | ||
技术领域
本发明涉及一种微波铝热还原金属铬的方法,属于微波冶金技术领域。
背景技术
铬铁矿一直以来是我国的短缺矿种,需要大量进口。铬铁矿主要用于生产铬铁合金和金属铬。金属铬主要用于生产高温合金、电热合金、精密合金等。其合金用于航空、宇航、电器仪表等工业部门,另外,在铸铁生产中也应用广泛。
公知的金属铬生产工艺,主要是采用电解法、金属铬熔炼炉法等冶炼技术。随着对能源利用的日趋重视,开发节能型金属铬的生产工艺,已经是不可阻挡的趋势。微波作为一种新型的加热能源,其显著优点是可以实现对粉状物料的快速选择性加热,避免传统加热方式带来的粉状物料传质传热不均匀的现象。随着对微波铝热还原法生产金属铬技术的不断完善和优化,其潜力将难以估计。
专利申请号为“2012104266768”公开了一种微波铝热还原金属铬的方法,将三氧化二铬粉料、铝粉和氯酸钠混合,得混合料,将混合料按照前期料和后期料分两批投料,采用炉外法进行冶炼,将前期料投入冶炼炉中,冶炼,倒渣;将后期料和钙质脱氧剂加入冶炼炉中,冶炼,倒渣,得低氧高纯金属铬,其优点:操作过程简单,生产成本低,脱氧过程与冶炼金属铬同时进行,无需额外提供能源,节能环保;CaO与Al2O3、SiO2、Cr2O3可以生成低熔点的复合氧化物,有利于脱除熔融液相金属铬中的化合氧;金属钙气化过程有助于传质,生成的CaO·Al2O3上浮到金属液上部的熔渣中,不引入其它杂质,并使氧含量降低到0.01%~0.03%,提高了金属铬的品质。但是上述公开的专利中冶炼温度为2200℃~2500℃,依然存在冶炼温度过高,能耗消耗大等缺点。
发明内容
针对上述现有技术存在的问题及不足,本发明提供一种微波铝热还原金属铬的方法。本方法采用微波还原制备金属铬,在能耗方面比传统的生产工艺更加高效节能,本发明通过以下技术方案实现。
一种微波铝热还原金属铬的方法,其具体步骤如下:
(1)首先将氧化铬粉、铝粉、氯酸钾粉、氧化钙粉混合均匀后得到混合物料,其中氧化铬粉占混合物料质量的63%~69%,铝粉占混合物料质量的20%~25%,氯酸钾粉占混合物料质量的3%~6%,氧化钙粉占混合物料质量的8%~10%;
(2)将步骤(1)得到的混合物料进行微波加热,升温至温度为1200℃~1250℃,当温度在1200~1250℃范围趋于平稳后保温30~40min,然后继续升温至温度为1300℃~1450℃时,金属液沉积底部,渣液漂浮顶部,最终使渣金属液分离,此时将金属液出料,金属液浇铸后即能获得块状的金属铬。
所述微波加热微波功率为1500W,频率为2.45GHz。
上述金属铬成分达到标号JCr98.5-A的金属铬成分要求,其主要成分为:Cr≧98.5wt.%,Fe≦0.45wt.%,Si≦0.35wt.%,Al≦0.50wt.%。
微波作为一种绿色高效的加热方法,利用其对物料的选择性加热的优势,同时由于微波加热速度快,反应均匀,从而降低了反应温度,极大的降低了金属的烧损;在能耗方面比传统的生产工艺更加高效节能。并且本发明相对于传统电炉冶炼技术,采用微波加热物料,避免了电解法、金属铬熔炼炉法冶炼能耗高,金属收得率较低的缺点,此技术也为微碳铬铁的生产提供了前景。
微波铝热还原法冶炼金属铬的主要反应如下:
2Cr2O3+3Al→4Cr+3SiO2 ?HQ298k=-539.445kJ (1)
Fe2O3+2Al→2Fe+Al2O3 ?HQ298k=-860.16kJ (2)
KClO3+2Al→Al2O3+KCl ?HQ298k=--1719.7kJ (3)
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