[发明专利]一种利用碳化铬制备金属铬的方法

说明书

本发明提出了一种利用碳化铬制备金属铬的方法，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，其特征是以铝铬渣生产铬刚玉过程中形成的碳化铬副产品作为原料，解决了固体废弃物的资源化利用问题，所生产的产品符合95金属铬要求，原材料价格低廉，生产成本低；工艺相对简单，生产效率高，对环境影响小；实现了铝铬渣及其副产品的资源化循环利用，节约资源，对环境友好，是金属铬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，具体是一种利用碳化铬制备金属铬的方法。

背景技术

铬作为一种重要的战略资源，由于其具有硬度高、耐磨性好、耐高温和抗腐蚀等优良特性，被广泛应用于冶炼高温合金、电阻合金、精密合金及其它非铁基合金。

目前工业上金属铬的生产工艺，主要是采用电解法和金属铬熔炼炉法等冶炼技术。在金属热还原法生产金属铬过程中，由于还原剂铝粉价格高，使金属铬的生产成本高，且热还原法产出的金属铬质量不如电解法生产得到的金属铬。在电解法生产过程中，现有的生产工艺不仅过程复杂，而且能耗及成本都很高。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。

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吨铝铬渣，铝铬渣的主要成分为A1₂O₃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

本发明的目的是提供一种利用工业废弃物铝铬渣生产铬刚玉过程中形成的碳化铬副产品为原料的金属铬制备方法，同时解决固体废物铝铬渣的环境污染问题及资源化再利用问题。

为实现上述目的，本发明提供如下技术方案：

一种利用碳化铬制备金属铬的方法，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、球磨成粉末,选取一定量的Cr₂O₃与Cr₇C₃粉末混合均匀。

B:原料进炉：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1450℃时候开始恒温，Cr₇C₃与Cr₂O₃高温下发生反应，生成金属铬和一氧化碳，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1-20Pa范围内，继续恒温5小时后，确保反应充分后，关闭真空系统。

作为本发明的进一步技术方案：所述步骤A中的Cr₇C₃与Cr₂O₃的质量比为：1:1-3:1。

作为本发明的进一步技术方案：所述步骤A中的铝铬渣破碎后的粒度≤10mm。

作为本发明的进一步技术方案：所述步骤A中的Cr₇C₃粉末为80-120目颗粒。