[发明专利]用铬铁矿制备低碳铬铁的方法和系统以及所制备的低碳铬铁

权利要求书

1.一种用铬铁矿制备低碳铬铁的方法，包括：将废铝颗粒、煅石灰、硅砂和铬铁矿的给料混合物加入等离子电弧炉中，所述铬矿含有氧化铬和氧化铁，所述给料按化学计量比例提供，通过还原所述氧化铬和氧化铁形成低碳铬铁；所述给料在所述等离子电弧炉中被加热至大约1,650℃～1850℃，所述铝颗粒中的铝作为还原剂产生放热反应，将所述铬铁矿中的所述氧化铬和氧化铁还原，生成表面浮有熔渣的熔融低碳铬铁；以及在所述等离子电弧炉中提取所述熔融低碳铬铁；

所述方法是连续的；

所述给料混合物中铝颗粒的含量相当于所述给料混合物中铬铁矿发生反应所需铝的化学计量的大约105％～120％；

在所述熔炉中，在所述腔室中所述给料上方提供三个单独的、绝缘的的直流电弧石墨阴极电极；采用等离子电源向各电隔离的直流电弧石墨阴极电极提供受控且可控的恒定直流输出电流，使各所述直流电弧石墨阴极电极发生相应的等离子电弧，加热所述腔室中的所述给料，在所述腔室中形成熔融物槽；单独确定各所述直流电弧石墨阴极电极相对于所述给料的高度，达到所述腔室中所述熔融物槽所需的电压，所述电压随着所述熔融物槽上方等离子电弧的电阻和所述熔融物槽中等离子电弧的电阻之和变化；所述熔融物槽发生搅动，所述搅动是由于电流流过所述熔融物槽产生焦耳热，外加电流流过所述熔融物槽的磁效应，因此在所述熔融物槽中形成局部波纹效应或发生搅动。

2.根据权利要求1所述的方法，还包括从所述等离子电弧炉中提取熔渣，然后粒化所述熔渣，形成干渣颗粒。

3.根据权利要求1所述的方法，所述等离子电弧炉包括至少一个转移弧电极。

4.根据权利要求1所述的方法，所述等离子电弧炉包括最多三个石墨炬。

5.根据权利要求1所述的方法，还包括通过从所述等离子电弧炉出渣口中提取熔渣，以及在所述出渣口向所述熔渣提供补充热。

6.根据权利要求5所述的方法，所述补充热是感应加热。

7.根据权利要求6所述的方法，通过在所述出渣口的感应加热线圈和碳化硅感应体管提供所述感应加热。

8.根据权利要求1所述的方法，还包括在所述等离子电弧炉出渣口处提取熔渣，所述出渣口呈锐角上伸，如果所述炉渣中存在熔融低碳铬铁，由于所述熔融低碳铬铁的密度高于所述炉渣，因此所述熔融低碳铬铁将滴回或沿着所述出渣口流回所述等离子电弧炉中。

9.根据权利要求1所述的方法，还包括通过构成出渣口一部分的碳化硅管从所述等离子电弧炉中连续提取熔渣，并向出渣口管内所述熔渣提供补充热。

10.根据权利要求1所述的方法，向所述等离子电弧炉提供的氮气压力高于大气压力，以防止氧气进入所述等离子电弧炉。

11.根据权利要求10所述的方法，所述氮气经过加热，压力至少高于大气压力0.5英寸水柱表压。

12.根据权利要求1所述的方法制备的低碳铬铁。

13.一种采用等离子电弧炉腔室内的给料制备金属或金属合金的方法，其中所述金属或金属合金包括低碳铬铁，所述方法包括：在所述熔炉中，在所述腔室中所述给料上方提供三个单独的、绝缘的的直流电弧石墨阴极电极；采用等离子电源向各电隔离的直流电弧石墨阴极电极提供受控且可控的恒定直流输出电流，使各所述直流电弧石墨阴极电极发生相应的等离子电弧，加热所述腔室中的所述给料，在所述腔室中形成熔融物槽；单独确定各所述直流电弧石墨阴极电极相对于所述给料的高度，达到所述腔室中所述熔融物槽所需的电压，所述电压随着所述熔融物槽上方等离子电弧的电阻和所述熔融物槽中等离子电弧的电阻之和变化；所述熔融物槽发生搅动，所述搅动是由于电流流过所述熔融物槽产生焦耳热，外加电流流过所述熔融物槽的磁效应，因此在所述熔融物槽中形成局部波纹效应或发生搅动。