[发明专利]一种强化铬铁矿气基固态还原的方法

说明书

本发明公开了一种强化铬铁矿气基固态还原的方法，按照如下方法制备：1)将经过预处理的铬铁矿、红土镍矿、磁铁矿以及熔剂进行混合，然后造球得到生球，所述熔剂为生石灰；2)将制备得到的生球焙烧，得到含铬镍铁矿氧化球团；3)将制得的含铬镍铁矿氧化球团放入还原炉中，在800℃‑10000℃、还原气体条件下进行气基固态还原反应，得到含铬镍铁矿预还原球团。通过优化配矿以及氧化焙烧的手段调控铬铁矿的氧化反应及微观结构，使铬铁矿发生矿相重构和微观结构改变，生成有利于发生还原反应的新物相和新的微观结构，从而改善铬铁矿的还原性能。

技术领域

本发明涉及不锈钢母液技术领域，特别涉及一种强化铬铁矿气基固态还原的方法。

背景技术

铬铁矿是重要的战略资源，是冶炼高碳铬铁的主要原料。我国铬矿资源匮乏，几乎全部依赖进口，对外依存度高达95％，这极大地制约了我国不锈钢工业的健康可持续发展。我国传统的高碳铬铁生产工艺不仅需要以日益稀缺、价格昂贵的铬铁矿块矿为原料，还消耗大量宝贵的电能，这导致了不锈钢生产成本居高不下。近年来，随着铬铁矿块矿资源的逐渐枯竭，世界上生产的铬铁矿80％以上都是粉矿及精矿，铬铁矿粉矿(或精矿)已经成为主要的铬矿资源。实行精料方针，将铬矿粉造块，以熟料、热料、预还原料冶炼高碳铬铁是未来的发展趋势，可以有效降低能耗，提高铬回收率，降低生产成本。

因此，若能以价格低廉的低品位铬铁矿精矿为原料造块，通过熔融还原工艺生产含铬不锈钢母液，取代部分高碳铬铁，实现以煤代电，不仅可以达到降低不锈钢生产能耗以及生产成本的目的，而且对于保障我国不锈钢产业的健康可持续发展具有重要意义。然而，需要指出的是，由于铬铁矿属于高熔点难还原矿物，需要很高的还原温度，此外，炉渣以及含铬铁水需要较高的冶炼温度才能保证良好的流动性，导致冶炼能耗高以及渣铁流动性差。因此，改善铬铁矿的固态还原性能以及改善冶炼过程中的渣铁流动性是实现节能降耗的关键。目前，铬铁矿固态还原的强化措施主要集中在添加剂的构建和开发以及预氧化处理两个方面。需要指出的是，添加剂的使用存在着一定的局限性，比如增加生产成本、引入其他杂质元素，甚至有些添加剂(如卤化物)在高温反应中会产生有害气体，导致环境污染。因此，在铬铁矿固态还原过程中，除了含碳添加剂(主要是煤和焦炭)以外，其余的添加剂并没有得到广泛应用。预氧化处理能够改善铬铁矿的还原性能，但是仍然存在还原温度高，能耗大的缺点。

发明内容

为了解决上述技术问题，本发明的在于提供一种强化铬铁矿气基固态还原的方法，通过优化配矿以及氧化焙烧的手段调控铬铁矿的氧化反应及微观结构，使铬铁矿发生矿相重构和微观结构改变，生成有利于发生还原反应的新物相和新的微观结构，从而改善铬铁矿的还原性能。

为了实现上述目的，本发明提出了一种强化铬铁矿气基固态还原的方法，其特征在于，按照如下方法制备：

1)造球：将经过预处理的铬铁矿、红土镍矿、磁铁矿以及熔剂进行混合，然后造球得到生球，所述熔剂为生石灰；

2)氧化焙烧：将制备得到的生球焙烧，得到含铬镍铁矿氧化球团；

3)预还原；将制得的含铬镍铁矿氧化球团放入还原炉中，在800℃-10000℃、还原气体条件下进行气基固态还原反应，得到含铬镍铁矿预还原球团。

在含铬镍铁矿氧化球团预还原过程中，主要反应为铁氧化物以及镍氧化物还原为金属铁和镍，而含铬镍铁矿的熔分过程主要发生的反应为铬氧化物的还原；因此，本方法根据球团中不同氧化物的还原特点制定了最优的还原工艺，实现了分段还原，预还原出来的金属铁和镍能够有效促进铬氧化物的还原，大大地节省了能耗。

上述方案中：所述铬铁矿、红土镍矿以及磁铁矿的质量比为10-35:30:60-35。