[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

说明书

一种用铬铁矿制备高产量低碳铬铁的方法和系统以及采用该方法制备的低碳铬铁。在等离子电弧炉中加入给料化学计量混合物，包括废铝颗粒、石灰、硅砂、铬铁矿。废铝颗粒采用废弃铝制饮料容器制备。加热给料，铝颗粒中的铝发生放热反应将铬铁矿中的氧化铬和氧化铁还原，生成表面浮有熔渣的熔融低碳铬铁。提取熔融低碳铬铁，固化并制粒得到低碳铬铁颗粒。提取熔渣，固化并制粒得到渣颗粒。

相关申请的交叉引用

本PCT申请根据《美国法典》第35卷第120条的规定要求获得2019年6月27日提交的美国第16/454,283号专利申请“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”的权利。上述专利申请的全部内容以引用的方式并入本文。

技术领域

一般而言，本发明涉及合金形成，尤其涉及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。

说明书

背景技术

低碳铬铁(LC FeCr)是一种具有多种用途的细分产品。最常见的用途是在不能从高碳铬铁中引入碳的情况下“微调”钢包精炼炉中的高铬钢。低碳铬铁来源于铬铁矿，分为各种等级，其中碳、硅、氮含量各不相同。用铬铁矿制备低碳铬铁的工艺有多种，比如波伦法和双联法，用硅作还原剂以形成硅铬铁。用铝代替碳作还原剂，这样生产的低碳铬铁金属合金约含有70％的铬。但是，现有技术中用铬铁矿制备低碳铬铁的系统和方法在经济和环保方面还有很多有待改进之处。

因此，亟需一种经济、环保的用铬铁矿制备低碳铬铁的方法。而本发明的目的就是解决这一需求。

发明内容

一方面，本发明提供了一种用铬铁矿制备低碳铬铁的方法或工艺。所述方法/工艺主要是将废铝颗粒、煅石灰、硅砂、铬铁矿的给料混合物加入等离子电弧炉中。废铝颗粒来源于废弃的铝制饮料容器(以下简称“UBC”)。铬铁矿含有氧化铬和氧化铁。给料按化学计量比例提供，通过还原氧化铬和氧化铁形成低碳铬铁。给料在等离子电弧炉中被加热至大约1,650～1,850℃，铝颗粒中的铝作为还原剂产生放热反应，将铬铁矿中的氧化铬和氧化铁还原，生成表面浮有熔渣的熔融低碳铬铁。然后在等离子电弧炉中提取熔融低碳铬铁。

根据本发明方法的一个优选方面，所述方法还包括将等离子电弧炉中提取的熔融低碳铬铁粒化，形成低碳铬铁干颗粒。

根据本发明方法的另一优选方面，先将熔融低碳铬铁铸锭，然后粉碎，得到低碳铬铁干颗粒。

根据本发明方法的另一优选方面，所述方法还包括从等离子电弧炉中提取熔渣，然后粒化该熔渣，形成干渣颗粒。

根据本发明方法的另一优选方面，使用旋转圆盘制粒机粉碎提取的熔渣得到熔渣液滴，采用鼓风机进行低温、高容量鼓风冷却，将液滴淬火，使其凝结形成干渣颗粒。

根据本发明方法的另一优选方面，冷却气体为空气，所述方法还包括回收空气中的热用于干燥至少一种给料。

根据本发明方法的另一优选方面，冷却气体为氮气，所述方法还包括回收氮气中的热用于预热加入等离子电弧炉中的给料。

根据本发明方法的另一优选方面，向等离子电弧炉提供的氮气压力高于大气压力，以防止氧气进入等离子电弧炉。

根据本发明方法的另一优选方面，氮气经过加热，压力至少高于大气压力0.5英寸水柱表压。

根据本发明方法的另一优选方面，所述等离子电弧炉至少包括一个转移弧电极。

根据本发明方法的另一优选方面，所述方法是连续的。

根据本发明方法的另一优选方面，给料混合物是受控加入的。