CN107779613B - 一种低铝含量的金属铬冶炼方法 - Google Patents
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Abstract
一种低铝含量的金属铬冶炼方法，包括以下步骤：将工业三氧化二铬、氧化钙、氧化铝或氧化镁、氧化钠按照质量比1‑5:0.01‑0.1:6‑9:0.01‑0.4用混料机混合，得混合料A；将工业三氧化二铬和碳按照质量比1:0.1‑0.5用混料机混合，得混合料B；将混合料A加入电炉中完全熔化后，加入混合料B，电炉冶炼温度大于1750℃使后加入的物料全部化清；自然降温冷却至温度低于100℃后出炉，清掉外表的渣得到金属铬块，破碎后包装，得到商品金属铬。所述方法具有能耗低，产品纯度高的优点。
Description
技术领域
本发明涉及铬金属冶炼领域，具体涉及一种低含铝的铬金属冶炼方法。
背景技术
金属铬通常用于冶炼高温合金、电阻合金、精密合金及其它非铁基合金。随着国内外科学技术的进步，高质量金属铬的作用越来越大。金属铬的生产方法有电硅热法、铝热法、电解法等，电硅热法由于合金中含硅大于2％，因此早已淘汰。到了60年代后期，随着纯铬的重要性不断地增加，因而对电解法制取金属铬的努力就大为增强。铝热法是用三氧化二铬作原料，铝粉作还原剂生产金属铬。由于其生产工艺简单、设备投资省、占地少及合金质量高，一直是广为采纳的生产方法，我国目前只用铝热法生产金属铬。国外大多采用典型的铝热法，铬的回收率为83％-85％。
常见的铝热法冶炼铬通常是用铝粒作还原剂和发热剂，使铬的氧化物在短时间内剧烈反应，放出大量热，熔炼出金属铬；铝在这里用途是发热剂和还原剂。铝热法存在很大的弊端，①由于采用铝热还原，产品中的铝含量偏高；②铬金属回收率低；③在铝热还原中的金属铝来源于化工生产的冶金三氧化二铝的电解，化工过程中会产生污水和赤泥；每吨金属铬产生0.645吨铝生产的污染；能耗高。
真空碳还原法用三氧化二铬与碳粉作成团块，放入真空炉中，在低于金属熔点的温度下脱碳，生产微碳或超微碳金属铬。
电解法是以铬铁为原料，用化学处理方法制取铬酐或铬铵矾作为电解生产铬的原料。在铬酐电解法中，铬精矿经焙烧-浸出-酸化，然后得到铬酐，铬酐在水溶液中进行电解，最后得到金属铬。铬铵矾电解法可由铬铁合金、铬精矿或铬镁矿中制取。由铬精矿制取时,可以直接从铬精矿中酸解得到。该法的处理工艺长，酸解要求的设备压力高，投资大。
发明内容
本发明要解决的技术问题是降低金属铬产品中的铝含量，同时提高铬的收率。本发明设计一种净化渣，使得冶炼后的金属铬中的杂质得到净化，得到不含铝的金属铬；具体而言就是以氧化钙，三氧化二铬，氧化铝或氧化镁为渣系，将熔化温度控制在1750℃以上，同时调整工艺步骤，进一步提高铬的收率。
一种低铝含量的金属铬冶炼方法，包括以下步骤：将工业三氧化二铬、氧化钙、氧化铝或氧化镁、氧化钠按照质量比1-5:0.01-0.1:6-9:0.01-0.4用混料机混合，得混合料A；将工业三氧化二铬和碳按照质量比1:0.1-0.5用混料机混合，得混合料B；将混合料A加入电炉中完全熔化后，加入混合料B，电炉冶炼温度大于 1750℃使后加入的物料全部化清；自然降温冷却至温度低于100℃后出炉，清掉外表的渣得到金属铬块，破碎后包装，得到商品金属铬。
所述工业三氧化二铬中三氧化二铬的含量高于95wt％，优选高于99wt％，粒径为1-50毫米，优选小于5-20毫米。
所述碳可以是焦炭或木炭，平均粒径是1-50毫米，优选是5-20毫米；硫含量低于0.1wt％，优选低于0.01wt％。
优选混合料A中工业三氧化二铬，氧化钙，氧化铝或氧化镁，氧化钠按照质量比1-4:0.04-0.05:7.5-8:0.05-0.1进行混合。
优选混合料B中工业三氧化二铬和碳按照质量比1:0.1-0.5混合。
本发明所述方法在高炉中主要发生以下反应：
14Cr2O3+54C＝4Cr7C3+2CO
Cr2O3+3C＝2Cr+3CO
SiO2+2C＝Si+2CO
Fe2O3+3C＝2Fe+3CO
反应的产物一氧化碳向上溢出并燃烧放热并生成二氧化碳放出；
还原产物碳化铬、硅等沉降进入预先熔化的渣层中，与渣层中的氧化铬反应，生成铬和一氧化碳，一氧化碳从渣层溢出，而硅酸钙保留在渣层中，从而容易去除杂质得到比较纯净的金属铬；
本发明所述方法的优点：
1、铬金属回收率提高5％以上；
2、在铝热还原中的金属铝来源于化工生产的冶金三氧化二铝的电解，化工过程中会产生污水和赤泥，用电热碳还原每吨金属铬减少0.645吨铝的消耗，同时减少0.645吨铝生产产生的污染；
3、每吨金属铬减少0.046吨铝热法中氯酸钾反应产生的氯气排放；节能降耗，每吨金属铬综合能耗降低1.589吨标煤；
4、降低产品金属铬中的铝含量；
具体实施方式
本发明技术方案不局限于以下所列举具体实施方式，还包括具体实施方式间的任意组合。
实施例1
1.将冶金用三氧化二铬12kg，氧化钙0.5kg，氧化铝80kg，氧化钠3kg用混料机混合15分钟；得混合料1；
2.将纯度＞99.0％、平均粒度为1-40毫米的三氧化二铬100kg和含硫量＜0.01％、平均粒度为5-30毫米的碳23kg，用混料机混合10分钟，得混合料2；
3.将混合料1加入电炉中用高电压完全熔化后，加入混合料2，电炉冶炼温度大于1750℃使后加入的物料全部化清；
4.自然降温冷却至温度低于100℃后出炉，清掉外表的渣得到金属铬块，破碎包装，得到商品金属铬。
实施例2
1.将冶金用三氧化二铬18kg，氧化钙0.45kg，氧化镁78.5kg，氧化钠2kg用混料机混合15分钟；得混合料1；
2.将纯度＞99.0％、平均粒度为5-40毫米的三氧化二铬100kg和含硫量＜0.01％、平均粒度为5-30毫米的碳23kg，用混料机混合10分钟，得混合料2；
3.将混合料1加入电炉中用高电压完全熔化后逐步加入混合料2，电炉冶炼温度大于1750℃使后加入的物料全部化清；
4.自然降温冷却至温度低于100℃后出炉，清掉外表的渣得到金属铬块，破碎包装，得到商品金属铬。
实施例3
1.将冶金用三氧化二铬10kg，氧化钙0.4kg，氧化铝85kg，氧化镁4kg用混料机混合15分钟；得混合料1；
2.将纯度＞99.0％、平均粒度为20-40毫米的三氧化二铬100kg和含硫量＜0.01％、平均粒度为5-30毫米的碳23kg，用混料机混合10分钟，得混合料2；
3.将混合料1加入电炉中用高电压完全熔化后，加入混合料2，电炉冶炼温度大于1750℃使后加入的物料全部化清；
4.自然降温冷却至温度低于100℃后出炉，清掉外表的渣得到金属铬块，破碎包装，得到商品金属铬。
实施例4
1.将冶金用三氧化二铬30kg，氧化钙0.4kg，氧化铝85kg，氧化镁2kg，氧化钠2kg用混料机混合15分钟；得混合料1；
2.将纯度＞99.0％、平均粒度为10—40毫米的三氧化二铬100kg和含硫量＜0.01％、平均粒度为5-30毫米的碳23kg，用混料机混合10分钟，得混合料2；
3.将混合料1加入电炉中用高电压完全熔化后，加入混合料2，电炉冶炼温度大于1750℃使后加入的物料全部化清；
4.自然降温冷却至温度低于100℃后出炉，清掉外表的渣得到金属铬块，破碎包装，得到商品金属铬。
对实施例1-4生产的铬进行成分检测，结果如表1所示。
表1
| <u>编号</u> | Cr％ | Fe％ | Si％ | Al％ | Cu％ | C％ |
| <u>1</u> | 98.5 | <u>0.4</u> | <u>0.3</u> | <u>0.02</u> | <u>0.04</u> | <u>0.7</u> |
| <u>2</u> | <u>98.0</u> | <u>0.35</u> | <u>0.4</u> | <u>0.03</u> | <u>0.06</u> | <u>0.8</u> |
| <u>3</u> | <u>98.8</u> | <u>0.32</u> | <u>0.3</u> | <u>0.02</u> | <u>0.03</u> | <u>0.7</u> |
| <u>4</u> | <u>98.6</u> | <u>0.35</u> | <u>0.35</u> | <u>0.03</u> | <u>0.04</u> | <u>0.7</u> |
本发明所述方法和传统方法相比，生产每吨金属铬的原料和能源消耗比较如表2所示：
表2
| 三氧化二铬 | 电力 | 标准煤 | |
| 铝热法 | 1.713 | 90kwh | 2.589 |
| 本发明电热碳法 | 1.630 | 4500kwh | 1.0 |
从表中可以看出，本发明所述铬生产方法可以大大降低能耗，降低生产成本，并提高铬的收率，取得了意料不到的技术效果。
Claims (4)
1.一种低铝含量的金属铬冶炼方法，包括以下步骤：将工业三氧化二铬、氧化钙、氧化铝或氧化镁、氧化钠按照质量比1-5:0.01-0.1:6-9:0.01-0.4用混料机混合，得混合料A；将工业三氧化二铬和碳按照质量比1:0.1-0.5用混料机混合，得混合料B；将混合料A加入电炉中完全熔化后，加入混合料B，电炉冶炼温度大于1750℃使后加入的物料全部化清；自然降温冷却至温度低于100℃后出炉，清掉外表的渣得到金属铬块，破碎后包装，得到商品金属铬；所述工业三氧化二铬中三氧化二铬的含量高于95wt％，粒径为1-50毫米；所述碳的硫含量低于0.1wt％。
2.如权利要求1所述的方法，其特征在于所述工业三氧化二铬中三氧化二铬的含量高于99wt％；粒径为5-20毫米。
3.如权利要求1所述的方法，其特征在于所述碳的平均粒径是5-20毫米；硫含量低于0.01wt％。
4.如权利要求1所述的方法，其特征在于混合料A中工业三氧化二铬，氧化钙，氧化铝或氧化镁，氧化钠按照质量比1-4:0.04-0.05:7.5-8:0.05-0.1进行混合。
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