[发明专利]一种利用铝铬废渣制备氮化铬铁的方法

说明书

本发明提出了一种利用铝铬废渣制备氮化铬铁的方法，属于工业固体废弃物资源化利用领域和有色金属的处理技术领域。其特征是以金属铬冶炼形成的工业废弃物铝铬渣作为原料，解决了固体废弃物的排放问题，所生产的产品符合优质氮化铬铁材料要求，原材料价格低廉，生产成本低，比常规方法低20％‑30％；工艺相对简单，生产效率高，对环境影响小；产品质量稳定，含氮量较高，能达到5％‑6％，年可节约铝矾土矿5万吨，铬矿1万吨，实现了铝铬渣的资源化循环利用，节约资源，对环境友好，为氮化铬铁的生产提供了一种较理想的方法。

技术领域

本发明涉及工业固体废弃物资源化利用领域和有色金属的处理技术领域，具体是一种利用铝铬废渣制备氮化铬铁的方法。

背景技术

氮化铬铁作为一种合金添加剂，被广泛用于不锈钢、耐热钢、耐腐蚀钢、合金钢等特种钢冶炼生产。目前，在生产的含镍的奥氏体不锈钢中加入氮，使镍的含量降低这样的生产方式具有极大的经济效益，氮代替镍会使钢的强度、抗腐蚀性显著提高，而塑性仍保持良好的水平。近年来，国内许多钢铁企业都在研制生产高强度、耐热、耐腐蚀的含铬、氮的钢种。但随着市场需求的变化，客户对含氮、铬较高的氮化铬铁产品需求较大。

目前氮化铬铁的传统生产方法是将铬铁产品在一定条件下，通入氮气与铬铁进行化合反应而获得氮化铬铁，具体有液体渗氮法和固体渗氮法这两种形式。但是传统的氮化铬铁的工艺流程较长，原材料成本较高。

铝铬渣是铝热还原反应冶炼金属铬所衍生的副产物。在冶炼金属铬时利用金属铝与工业氧化铬发生还原反应制取金属铬，金属铝粉与Cr₂O₃在熔融的状态下发生激烈的化学反应，生成的Al₂O₃迅速向刚玉相转变,同时与未反应完全的Cr₂O₃固溶，生成铝铬固溶体，即铝铬渣。通常，每生产l吨金属铬排放15吨铬渣，铝铬渣的主要成分为Al₂O₃和Cr₂O₃。铝铬渣对生态环境等存在一定的危害性，但如果治理得当，又是可利用的资源。

发明内容

本发明的目的在于提供一种利用铝铬废渣制备氮化铬铁的方法，以解决上述背景技术中提出的问题。

为实现上述目的，本发明提供如下技术方案：

一种利用铝铬废渣制备氮化铬铁的方法，包含以下步骤：

A、原料准备：将铝铬渣破碎，得到铝铬渣颗粒；将铝铬渣颗粒与石油焦颗粒混合后加入到电弧炉中；启动电弧炉后，石墨电极附近温度迅速升高，当温度达到2039K时，Cr₇C₃开始熔化、聚集、下沉，最终获得Cr₇C₃块体，然后将其破碎、球磨成Cr₇C₃粉末，选取一定量的Fe₃O₄与Cr₇C₃粉末混合均匀；

B、将上述混合料放进真空感应加热炉的炉腔内，开启真空系统，当真空度达到10Pa时，打开加热系统，升温速率为50℃/min，当温度达到1250℃时候开始恒温，然后加热到1350℃，开始恒温，同时观测真空度数值，此时Cr₇C₃与Fe₃O₄高温下发生反应，生成铬铁合金和一氧化碳，生成的一氧化碳在真空或者负压下不断排出，直到真空度维持在10-20Pa范围内，继续恒温。确保反应充分后，关闭真空系统。然后从充气阀充入高纯氮气，当氮气压力达到0.2Mpa时，停止充气，继续恒温在1350℃，随后，随炉冷却到低于100℃时，出炉，即可得到含氮量为5％-6％的氮化铬铁。