高碳鉻鐵的冶煉工藝

1、高碳鉻鐵生產(chǎn)工藝一、礦熱爐? 高碳鉻鐵的生產(chǎn)方法有電爐法、豎爐 （高爐）法、等離子法和熔融還原法。豎爐法現(xiàn)在只生產(chǎn)低 鉻合金（ Cr<30 ），較高鉻含量 （例如 Cr>60 ）的豎爐法生產(chǎn)工藝尚處在研究階段 ；后兩種方法是 正在探索中的新興工藝 ；因此，絕大多數(shù)的商品高碳鉻鐵和再制鉻鐵均采用電爐 （礦熱爐）法生產(chǎn)。 電 爐冶煉具有以下特點(diǎn)：? （1 ）電爐使用電這種最清潔的能源。其他能源如煤、焦炭、原油、天然氣等都不可避免地將伴生 的雜質(zhì)元素帶入冶金過(guò)程。只有采用電爐才能生產(chǎn)最清潔的合金。? （2 ）電是唯一能獲得任意高溫條件的能源。? （3 ）電爐容易實(shí)現(xiàn)還原、精煉、氮化等各種

2、冶金反應(yīng)要求的氧分壓、氮分壓等熱力學(xué)條件。1.1 主要技術(shù)參數(shù)? 根據(jù)生產(chǎn)的品種和年產(chǎn)量，首先確定爐用變壓器的額定容量，選擇變壓器的類型（三相或三臺(tái)單 相）、工作電壓和工作電流。 然后確定電爐的幾何參數(shù)， 包括電極直徑， 電極極心圓直徑 （或電極中心距） 爐膛直徑，爐膛深度，護(hù)殼直徑，爐完高度等。所有這些參數(shù)，通常采用經(jīng)驗(yàn)公式計(jì)算，并參照國(guó)內(nèi)外生 產(chǎn)實(shí)踐進(jìn)行選定。部分冶煉高碳鉻鐵的還原電爐主要技術(shù)參數(shù)列于表1 。? 表 1 部分還原電爐主要技術(shù)參數(shù)變壓器容量/KVA使用電壓 /V電極直徑/mm極心圓直徑/mm爐膛直徑/mm爐膛深度/mm270093.5500115028001700800013

3、88702250650027009000148.59002300-2500450021001250015810002300-25004900210012500120-168? 19 級(jí)10202600±50600023002500022013003300770025001.2 組成結(jié)構(gòu)? 埋弧式還原電爐由爐體、供電系統(tǒng)、電極系統(tǒng)、煙罩（或爐蓋）、加料系統(tǒng)、檢測(cè)和控制系統(tǒng)、水冷卻系統(tǒng)等組成。二、工藝流程2.1 原料的選取? 冶煉高碳烙鐵的原料有鉻礦、焦炭和硅石。其中焦炭以及硅石作為還原劑。?（1）鉻礦?世界鉻鐵礦礦床主要分布在東非大裂谷礦帶、歐亞界山烏拉爾礦帶、阿爾卑斯 喜馬拉雅礦帶和

4、環(huán)太平洋礦帶。近南北向褶皺帶中的鉻鐵礦資源量，占世界總量的 90 以上。其中南非、哈薩克斯坦和津巴布韋占世界已探明鉻鐵礦總儲(chǔ)量的 85 以上，占儲(chǔ)量基礎(chǔ)的 90以上， 僅南非就占去了約 3/4 的儲(chǔ)量基礎(chǔ)。? 選礦原則： 由于鉻是用途最多的金屬，而且在 “戰(zhàn)略金屬 ”中列第一位。當(dāng)今世界擁有鉻礦資源 的國(guó)家或資源缺乏的國(guó)家，都在加緊鉻礦石選礦的研究，其選別方法有：? 1 ）重選：如跳汰、搖床、螺旋溜槽、重介質(zhì)旋流器等。? 2 ）磁電選：包括高強(qiáng)場(chǎng)磁選、高壓電選。? 3 ）浮選和絮凝浮選。? 4）聯(lián)合選：如重選 電選。? 5 ）化學(xué)選礦：處理極細(xì)粒難選貧鉻礦。? 在上述鉻礦選礦方法中，生產(chǎn)上主要

5、采用重選方法，常采用搖床和跳汰選別。有時(shí)重選精礦用弱 滋選或強(qiáng)磁選再選，進(jìn)一步提高鉻精礦石的品位和鉻鐵比。? 鉻礦搭配原則： 在高碳鉻鐵的實(shí)際生產(chǎn)中往往需要選擇合適的礦種搭配以及搭配比例。鉻礦搭 配的原則主要有 :? 1）合適的鉻鐵比（ Cr2o3/ FeO）。一般來(lái)說(shuō)，冶煉含鉻量大于 50的合金要求入爐綜合礦的 Cr2o3/ FeO比值大于 2.0；而冶煉含鉻量大于 60的合金要求此比值大于 2.6。? 2）合適的 MgO/Al 2o3 比值。它不但影響熔渣的導(dǎo)電性能和還原性能，而且影響合金的含碳盤。 在實(shí)際生產(chǎn)中，使用 MgO/Al 2o3 ，比值偏低的鉻礦需配足量的焦炭，以增加焦炭層的厚

6、度，一方面是為了 保證爐底不易損壞，另一方面也是為了增加未還原礦核在焦炭層的滯留時(shí)間。減少渣中跑鉻。? 3 ）合適的塊度搭配。單獨(dú)使用粉礦時(shí)，易造成粉礦燒結(jié)，使料面透氣性變差，嚴(yán)重破壞了冶煉氣 氛；使用塊度大的鉻礦易增加精煉層厚度，造成合金含碳量偏低。? 4 ）合適的熔化性能。單純使用易熔鉻礦會(huì)造成成渣過(guò)早，使熔化速度快于還原速度，易造成渣中 跑鉻高現(xiàn)象 ;單純使用難熔鉻礦會(huì)增厚精煉層，出現(xiàn)大量未還原礦核以及合金含碳量偏低等現(xiàn)象，給正常冶 煉帶來(lái)了很大的困難。合理搭配鉻礦使熔渣有合理的熔點(diǎn)，對(duì)改善經(jīng)濟(jì)指標(biāo)非常重要。（2）還原劑? 在合金生產(chǎn)中，使用最為普遍的是最便宜的一種還原劑-冶金焦 “碎塊

7、 ”（高爐用焦經(jīng)篩選后的篩下焦）。由于煉焦用煤的質(zhì)量及焦化廠生產(chǎn)焦炭的條件不同，碎焦塊的質(zhì)量也各異但是它們有一個(gè)共同的 缺點(diǎn)，就是電阻不高，反應(yīng)性能欠佳，灰分和硫、磷的含量較高，同時(shí)水分含量也較高，而且還不穩(wěn)定。? 焦炭中含有的硫主要是有機(jī)琉及大量的硫化物，還有少量的硫酸鹽和極少量以碳中固溶體狀態(tài)存 在的元素硫。焦炭的磷含量也各不相同。 焦塊具有海綿狀組織， 并有大量的裂紋， 其氣孔率波動(dòng)于 35-55 范圍內(nèi)，焦炭的視密度為 0.8-1t/m 3。? 焦炭的性質(zhì)依其塊度不同而變化，如表 2 所示。?表2 焦炭性質(zhì)隨塊度變化情況塊度 /mm25-5013-256-136含量 /揮發(fā)分2.02.

8、54.06.0灰分6.06.58.010.0固定碳92.091.088.084.0? 塊度為 25-40mm 的焦塊的電阻比焦粒（ 10-25mm ）低 10 -15。生產(chǎn)鐵合金用焦炭在破碎時(shí) 產(chǎn)生的粉末量應(yīng)盡量少，這一點(diǎn)是非常重要的，而且灰分成分應(yīng)盡可能有利于所煉的鐵合金品種。2.2 原料的處理原料的質(zhì)量要求：? A 原料的品位和純潔度：冶煉要求原料盡可能高的品位。純潔度高的原料可以取得高產(chǎn)、優(yōu)質(zhì)、 低消耗的效果? B 原料中的有害雜質(zhì)：原料中的雜質(zhì)以硫磷最為有害，因?yàn)樗鼈冞M(jìn)入鉻鐵合金后，最終將影響鋼 和鋼材的質(zhì)量。? C 原料的粒度：原料粒度是否合適對(duì)冶煉進(jìn)程是有很大的影響。原料粒度過(guò)大會(huì)

9、造成不易熔化， 還原因難，導(dǎo)電性增加，使渣量增大，爐況惡化，冶煉的各項(xiàng)技術(shù)經(jīng)濟(jì)指標(biāo)變壞。但如原料粒度過(guò)小，粉 末多，則會(huì)使?fàn)t料的透氣性不好，電極周圍壓力大，造成刺火。而且粉末料易熔化，會(huì)使上層爐科燒結(jié)而 懸料，導(dǎo)致塌料，其結(jié)果是電極不穩(wěn)，刺火塌料頻繁，未還原料直接進(jìn)入坩堝，同樣會(huì)使技術(shù)經(jīng)濟(jì)指標(biāo)變 壞。因此對(duì)礦熱爐的原料粒度應(yīng)有嚴(yán)格的要求。? 鉻礦中 Cr2o3 >40， Cr2o3/FeO>2.5，s<0.05，P<0.07 ，MgO 和 Al2o3 含量不能過(guò) 高；粒度 10 70mm ，如系難熔礦，粒度應(yīng)適當(dāng)小些。? 焦炭要求含固定炭不小于 84 ，灰分小于 15，

10、S<06，粒度 320mm 。? 硅石要求含 SiO97 ， Al2o3 <1 o，熱穩(wěn)定性能好，不帶泥土，粒度 20 一 80mm 。2.2.2 原料的干燥：? A 原料的干燥也很重要，特別是焦炭更需干燥。因?yàn)槭褂脻窠褂幸韵聨追矫嫒秉c(diǎn)：? （1 ）焦炭孔隙度大， 故吸水性很強(qiáng)。 焦炭中水分的波動(dòng)， 首先影響到爐料中固定炭配比的準(zhǔn)確性， 其次水分的蒸發(fā)也消耗熱量。特別當(dāng)塌料時(shí)，濕料直接進(jìn)入坩堝區(qū)，吸收大量的熱，使耗電量增加。上述 因素直接影響爐況的穩(wěn)定性，造成操作困難，產(chǎn)量下降，單位電耗增加。? （2 ）濕焦破碎后，其粉末常把篩孔堵塞或使篩孔變小，結(jié)果焦末篩不下來(lái)，使焦炭中粉末增多

11、。? （3 ）濕焦炭裝入到閉爐， 易使料管堵塞產(chǎn)生懸料， 當(dāng)料崩塌時(shí)， 會(huì)帶入空氣， 爐內(nèi)壓力迅速增高， 有可能產(chǎn)生爆炸事故。? 干燥焦炭可用轉(zhuǎn)簡(jiǎn)干燥機(jī)。轉(zhuǎn)筒干燥機(jī)的直徑為1.5m ；長(zhǎng) 12m，通入轉(zhuǎn)筒的熱風(fēng)溫度為 200 ，這種干燥機(jī)每小時(shí)每立方米容積能蒸發(fā)水分 24kg 。2.2.3 破碎與篩分：? 由于入護(hù)的原料有一定的粒度規(guī)格，而使用直接從礦山開采遠(yuǎn)來(lái)的礦石往往不能滿足這個(gè)要求， 因此必須先進(jìn)行破碎篩分達(dá)到所規(guī)定的粒度才能入爐使用。? 目前，破碎鉻礦和硅石的設(shè)備大多使用顎式破碎機(jī)。 礦石在不動(dòng)顎板和可動(dòng)顎板之間進(jìn)行破碎 偏 心軸旋轉(zhuǎn)時(shí)，通過(guò)連桿與推扳使可動(dòng)顎板作前后往復(fù)運(yùn)動(dòng)，達(dá)到壓礦

12、排礦的目的。? 礦熱護(hù)要求焦炭的粒度比礦石小。對(duì)冶煉要求小粒度的原料或焦炭可采用對(duì)輥破碎機(jī)破碎。對(duì)輥 破碎機(jī)由鑄鐵機(jī)架和一組互相對(duì)滾的水平軸組成，對(duì)輥的輥面是乎的，也可以有一條寬為15-20mm ，深4-5mm 的小槽。對(duì)輥為硬面鑄鐵件，其質(zhì)量好壞影響其使用壽命，質(zhì)量好的對(duì)輥一般使用3 個(gè)月。對(duì)輥破碎機(jī)的碎礦比一般為 3-4 。2.2.4 原料的輸送與稱量：? 原料破碎后，再篩分，經(jīng)過(guò)稱量配料，送到爐頂料倉(cāng)，通過(guò)料管加入爐或送至加料平臺(tái)。? 上料（即原料的輸送）設(shè)備與稱量必須簡(jiǎn)單可靠，目前采用的上料方式有以下兩種：? 一種是用皮帶運(yùn)輸機(jī)將料達(dá)到料倉(cāng)，然后按配料比在配料車（又稱作稱量車）將料配好

13、卸人爐頂 料倉(cāng)。配料車上裝有可開式料斗和稱料用的彈簧秤，配料車掛在電葫蘆上。電葫蘆沿著爐子周圍的單軌運(yùn) 行，配料工借電鈕裝置開動(dòng)料倉(cāng)的給料機(jī)，依次將爐料按要求配比稱好，送至一定的料倉(cāng)。? 另一種上料方式是用上料小車沿斜橋?qū)t科送到爐頂平臺(tái)。 上料小車在原料倉(cāng)， 用杠桿式秤配料， 配好的爐料卸入上料小車，然后用卷?yè)P(yáng)機(jī)從斜橋把爐料運(yùn)到爐頂平臺(tái)上，再用小車把料推到爐頂料倉(cāng)。在 用手工加料的小電爐上，配好的爐料直接送到加科平臺(tái)上。配料時(shí)，稱量的準(zhǔn)確度要求達(dá)到 5kg 。? 爐料的混合是靠下料和倒運(yùn)時(shí)進(jìn)行的。所以在稱量時(shí)，應(yīng)當(dāng)把密度較小的料配在底部，以便下料 時(shí)達(dá)到混合均勻的目的。2.2.5 原料的預(yù)處

14、理? 為降低高碳鉻鐵生產(chǎn)設(shè)備的造價(jià)，各廠都趨向使用大型還原封閉電爐，這些電爐必須使用硬塊鉻鐵礦。由于硬塊鉻鐵礦供應(yīng)困難，這就迫使各廠使用價(jià)廉的碎鉻鐵礦和粉礦，但這類礦必須經(jīng)過(guò)預(yù)處理才能人爐。因此鉻礦粉的預(yù)處理是鉻鐵生產(chǎn)廠的重要環(huán)節(jié)：? 造球工藝： 鉻礦資源中塊礦只占總量的 20，其余 80 是粉礦。有相當(dāng)一部分鉻礦居于易碎礦 石，在開采和貯存過(guò)程中極易碎裂成細(xì)小的顆粒。即使強(qiáng)度高的塊礦在加工過(guò)程也產(chǎn)生大量的細(xì)粉。粉礦 直接入爐不僅會(huì)造成大量有用元素隨爐渣和爐氣流失，還會(huì)直接威脅電爐的運(yùn)行安全。此外，生產(chǎn)過(guò)程產(chǎn) 生的大量粉塵也需要造塊處理。目前球團(tuán)和造塊工藝已經(jīng)成為鉻鐵生產(chǎn)工藝流程的重要組成部分

15、，主要球 團(tuán)生產(chǎn)工藝有冷壓塊（又稱冷固結(jié)球團(tuán)）、熱壓塊、蒸汽養(yǎng)生球團(tuán)、碳酸化球團(tuán)、燒結(jié)球團(tuán)、預(yù)還原球團(tuán) 等。常用造球設(shè)備有壓塊機(jī)、圓筒造球機(jī)、因盤造球機(jī)等。? 焙燒工藝過(guò)程： 原料礦石中通常含有大量的高價(jià)氧化物、化合水、碳酸鹽和硫化物。焙燒是在適 當(dāng)溫度和氣氛條件下，使礦石發(fā)生脫水、分解、氧化、還原過(guò)程，改善入爐礦石的物理性質(zhì)和化學(xué)組成。? 燒結(jié)工藝： 燒結(jié)是利用礦石出現(xiàn)熔化或礦石與焙劑之間的固 固反應(yīng)產(chǎn)生液相來(lái)潤(rùn)濕和粘結(jié)礦石 顆粒，冷卻后形成多孔的具有足夠強(qiáng)度的燒結(jié)礦的工藝過(guò)程。燒結(jié)過(guò)程是物質(zhì)表面能降低的過(guò)程。粉礦具 有較高的分散度，其比表面積大于相同質(zhì)量的塊礦。燒結(jié)后的礦物表面積減少，體系

16、的自由能 G降低。 這是 個(gè)自發(fā)進(jìn)行的過(guò)程。?2.3 高碳鉻鐵的冶煉2.3.1 冶煉基本原理? 電爐法冶煉高碳鉻鐵的基本原理是在電弧加熱的高溫區(qū)用碳還原鉻礦中鉻和鐵的氧化物稱為電碳熱法。埋弧還原電爐是電爐的一種，在鉻鐵生產(chǎn)中用于對(duì)礦石等爐料進(jìn)行還原熔煉。其持點(diǎn)是正常熔煉過(guò)程中電弧始終埋在爐料之中? 按爐口形式分為高煙罩敞口式、矮煙罩敞口式（將高煙罩降低后，短網(wǎng)由煙罩上部引入的一種改 進(jìn)型）、半封閉式和封閉式 4 種（見(jiàn)下圖 3）。前兩種為早期使用的形式，日趨淘汰。目前廣泛采用的是 半封閉式和封閉式。? 其中半封閉式還原電爐應(yīng)用最廣，這種電爐（特別是中、小型的）便于觀察和調(diào)整爐況，可適應(yīng) 不同原

17、料條件，有利于改煉品種。電爐煙罩多為矮煙罩演變而成的半封閉罩，通常在其側(cè)部設(shè)置若干個(gè)可 調(diào)節(jié)啟閉度的爐門，以便既可在需要加料、搗爐操作時(shí)開啟，又可按要求控制進(jìn)風(fēng)量，調(diào)節(jié)爐氣溫度，實(shí) 現(xiàn)煙氣除塵甚至余熱利用。封閉式還原電爐，亦即帶爐蓋的密閉電爐，爐內(nèi)產(chǎn)生的煤氣由導(dǎo)管引出，再經(jīng) 凈化處理后可回收利用。為便于操作檢修，并保證安全運(yùn)行，封閉電爐爐蓋上設(shè)置若干個(gè)帶蓋的窺視、檢 修和防爆孔。這類電爐操作和控制技術(shù)要求較高。圖 2 所示則為全封閉式還原電爐冶煉車間剖面圖，主要 由配料站、主廠房及輔助設(shè)施等組成。冶煉操作? 電爐法冶煉高碳鉻鐵的基本原理是在電弧加熱的高溫區(qū)用碳還原鉻礦中鉻和鐵的氧化物稱為電 碳

18、熱法。埋弧還原電爐是電爐的一種，在鉻鐵生產(chǎn)中用于對(duì)礦石等爐料進(jìn)行還原熔煉。其持點(diǎn)是正常熔煉 過(guò)程中電弧始終埋在爐料之中? 冶煉操作工藝：電爐熔劑法生產(chǎn)高碳鉻鐵采用連續(xù)式操作方法。原料按焦炭、硅石、鉻礦順序進(jìn)行配料，以利混合均勻。敞口爐通過(guò)給料槽把料加到電極周圍，料面呈大錐體。封閉爐由下料管直接把料礦時(shí)得到的是鉻的碳化物，而不是金屬鉻。因此，只能得到含碳較高的高碳鉻鐵。而且鉻鐵中含碳量的高低取決于反應(yīng)溫度。生成含碳量高的碳化物比生成含碳量低的碳化物更容易。實(shí)際生產(chǎn)中，爐料在加熱過(guò)程中先有部分鉻礦與焦炭反應(yīng)生成 Cr3C2 ，隨著爐料溫度升高大部分鉻礦與焦炭反應(yīng)生成 Cr7C3 ，溫度進(jìn)一步升高，

19、三氧化二鉻對(duì)合金起精煉脫碳作用? 氧化鐵還原反應(yīng)開始溫度比三氧化二鉻還原反應(yīng)開始溫度低，因而鉻礦中的氧化鐵在較低的溫度下就充分地被還原出來(lái)，并與碳化鉻互溶，組成復(fù)合碳化物，降低了合金的熔點(diǎn)。同時(shí)，由于鉻與鐵互相溶解，使還原反應(yīng)更易進(jìn)行加入爐內(nèi)。 無(wú)論是敞口爐還是封閉爐， 均應(yīng)隨著爐內(nèi)爐料的下沉而及時(shí)補(bǔ)充新料，以保持一定的料面高度。? 電爐內(nèi)所發(fā)生化學(xué)反應(yīng)生產(chǎn)高碳鉻鐵的主要過(guò)程是：碳還原氧化鉻生成Cr3C2 的開始溫度為1385K ，生成 Cr7C3 的反應(yīng)開始溫度 1453K ，而還原生成鉻的反應(yīng)開始溫度為1520 K ，因而在碳還原鉻2012-4-24品名規(guī)格鋼廠/產(chǎn)地價(jià)格(元 /噸)漲跌備

20、注高碳鉻鐵FeCr55C800上海地區(qū)7800-790050 折基價(jià)格高碳鉻鐵FeCr55C800山西地區(qū)7800-790050 折基價(jià)格高碳鉻鐵FeCr55C800四川地區(qū)7700-790050 折基價(jià)格高碳鉻鐵FeCr55C800天津地區(qū)7750-790050 折基價(jià)格高碳鉻鐵FeCr55C800內(nèi)蒙古地區(qū)7800-790050 折基價(jià)格高碳鉻鐵FeCr55C800甘肅地區(qū)7800-790050 折基價(jià)格高碳鉻鐵FeCr55C800遼寧地區(qū)7800-800050 折基價(jià)格高碳鉻鐵FeCr55C800湖南地區(qū)7700-790050 折基價(jià)格高碳鉻鐵FeCr55C800河北地區(qū)7800-790

21、050 折基價(jià)格高碳鉻鐵FeCr55C800吉林地區(qū)7800-800050 折基價(jià)格高碳鉻鐵FeCr55C800江蘇地區(qū)7800-790050 折基價(jià)格高碳鉻鐵FeCr55C800青海地區(qū)7700-790050 折基價(jià)格高碳鉻鐵FeCr55C800浙江地區(qū)7800-790050 折基價(jià)格高碳鉻鐵FeCr55C800山東地區(qū)7800-790050 折基價(jià)格高碳鉻鐵FeCr55C800河南地區(qū)7800-790050 折基1、 牌號(hào)及用途牌號(hào)化學(xué)成分 /%CrCSiPS范圍FeCr67C6.062.0-72.06.03.00.030.040.06FeCr55C6.060.052.06.03.05.00.040.060.040.06FeCr67C9.562.0-72.09.53.00.03