本發(fā)明涉及一種冶金技術(shù)領(lǐng)域，具體涉及一種微波加熱生產(chǎn)鉻鐵合金的方法。
背景技術(shù)：
鉻是最重要的合金元素之一。我國(guó)鉻礦資源較貧乏，而且礦石質(zhì)量較差，所用鉻礦主要依靠進(jìn)口。隨著世界上鉻礦資源的增量開采，適合冶金要求的塊礦逐年減少，且價(jià)格急劇攀升，而粉礦逐年增加，且價(jià)格低廉。
為了利用粉狀鉻礦，20世紀(jì)60年代后期出現(xiàn)了各種鉻礦粉預(yù)處理技術(shù)，粉狀鉻礦經(jīng)過燒結(jié)、球團(tuán)、壓塊等方法預(yù)處理后，可用于傳統(tǒng)的礦熱爐中生產(chǎn)鉻鐵。傳統(tǒng)鉻鐵合金的生產(chǎn)工藝為采用優(yōu)質(zhì)塊礦鉻鐵礦配加焦炭送入還原電爐，在1600℃以上的高溫下獲得鉻鐵合金。由于鉻鐵礦粉料的加入會(huì)使?fàn)t料的透氣性變差，導(dǎo)致生產(chǎn)不順行且技術(shù)指標(biāo)變壞，因此該法無法或很少使用價(jià)格低廉的鉻鐵礦粉料，生產(chǎn)成本較高。此外，該工藝還存在著能耗高、污染重的問題。為了達(dá)到既能利用粉礦又能降低能耗的雙重效果，人們圍繞鉻鐵冶煉開展了大量研發(fā)工作。其中，回轉(zhuǎn)窯還原焙燒法－礦熱爐法就是一種代表性工藝，相對(duì)較為成熟。其工藝流程：首先將粉礦造成球團(tuán)，烘干后的球團(tuán)直接進(jìn)入回轉(zhuǎn)窯中，同時(shí)配入一定量的煤顆粒作為還原劑。在出料端噴入煤粉或煤氣燃燒，一般控制在1100～1250℃溫度范圍內(nèi)對(duì)金屬鐵和鉻進(jìn)行預(yù)還原。還原的球團(tuán)再送到礦熱爐中，進(jìn)而獲得鉻鐵產(chǎn)品。相對(duì)傳統(tǒng)工藝，回轉(zhuǎn)窯不僅合理利用了鉻鐵礦粉料資源，還實(shí)現(xiàn)一定程度的節(jié)能效果，但該工藝仍存在以下問題需要解決：對(duì)原料要求很高，球團(tuán)必須具備較高的強(qiáng)度，否則會(huì)發(fā)生結(jié)圈現(xiàn)象；所用還原煤要求灰熔點(diǎn)要高于還原溫度，否則也會(huì)發(fā)生結(jié)圈；球團(tuán)金屬化率不高，且易粉碎；單臺(tái)處理量有限，生產(chǎn)能力偏低。針對(duì)以上問題，國(guó)內(nèi)外開展了轉(zhuǎn)底爐直接還原鉻鐵礦工藝的研究。由于鉻礦粉比鐵礦粉難于燒結(jié)，且球團(tuán)和壓塊強(qiáng)度又不理想，使得鉻礦粉預(yù)處理技術(shù)的應(yīng)用受到很大限制。因此，找到一種生產(chǎn)鉻鐵合金的新方法尤為重要。傳統(tǒng)工藝方法利用的是礦熱爐、電爐、回轉(zhuǎn)爐或轉(zhuǎn)底爐冶煉鉻鐵合金，其共同的缺點(diǎn)是耗能高、污染嚴(yán)重，在實(shí)際生產(chǎn)中受到很大的限制。
技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：
本發(fā)明提供一種微波加熱生產(chǎn)鉻鐵合金的方法，產(chǎn)品含雜質(zhì)低，生產(chǎn)成本低，冶煉電耗低，污染小。
為達(dá)到上述目的，本發(fā)明采用以下技術(shù)方案，
一種微波加熱生產(chǎn)鉻鐵合金的方法，按照以下步驟進(jìn)行：
a.研磨：將鉻精礦、蘭炭和硅石分別放到球磨機(jī)中進(jìn)行研磨，研磨成鉻礦粉、蘭炭粉和硅石粉；
b.混勻：將步驟a中研磨成的鉻礦粉、蘭炭粉和硅石粉按照重量份數(shù)配比為80：23～30：10～15的比例加入到混勻機(jī)中進(jìn)行攪拌混勻；
c.壓球：用壓球機(jī)將混勻的鉻礦粉、蘭炭粉和硅石粉的混合物壓制成球；
d.烘干：將步驟c中壓制的球放入到烘干箱中進(jìn)行烘干；
e.冶煉：將步驟d中烘干的球放入到微波爐中熔煉3h，熔煉溫度為1500～1550℃；熔煉后，水冷，制成鉻鐵合金。
步驟a中研磨后，鉻礦粉的目數(shù)為90～120，蘭炭粉的目數(shù)為90～120，硅石粉的目數(shù)為90～120。
步驟c中的壓球機(jī)的壓力為14～17Mpa，壓制時(shí)間為10min。
步驟c中壓制的球?yàn)殚L(zhǎng)40mm×寬30mm×厚15mm的橢圓形。
步驟d中，烘干箱的烘干溫度為110℃，保溫1.5～2.5h。
步驟d中保溫的時(shí)間為2h。
步驟e中熔煉的溫度為1530℃。
本發(fā)明的有益效果是：
1.采用微波加熱，使物料本身成為發(fā)熱體，這樣能夠使物料在加熱過程中受熱均勻，避免了傳統(tǒng)加熱方式中存在的冷中心問題；加熱過程中，物質(zhì)的原子和分子發(fā)生高速振動(dòng)，從而為還原反應(yīng)建立更為有利的環(huán)境，有利于還原反應(yīng)的發(fā)生，進(jìn)而降低能耗；傳統(tǒng)的礦熱爐加熱生產(chǎn)1t鉻鐵合金消耗的電能是4000KWh左右，而本發(fā)明采用微波加熱，生產(chǎn)1t鉻鐵合金消耗的電能約為2500KWh。
2.微波是一種高頻電磁波，微波對(duì)處于微波場(chǎng)下的物料發(fā)生作用，組成物料的原子和分子在電場(chǎng)作用下被電離而極化，形成極化分子，物料內(nèi)的極化分子隨著微波電磁場(chǎng)的交替變化，發(fā)生高頻振蕩，由于是利用微波加熱物料，產(chǎn)生的污染小。
3.生產(chǎn)出的鉻鐵合金符合國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)牌號(hào)要求。
4.避免了傳統(tǒng)電爐冶煉過程中爐底溫度低、出鐵口不易打開、爐渣不易排出的問題。
具體實(shí)施方式
本發(fā)明提供一種微波加熱生產(chǎn)鉻鐵合金的方法，按照以下步驟進(jìn)行：
a.研磨：將鉻精礦、蘭炭和硅石分別放到球磨機(jī)中進(jìn)行研磨，研磨成鉻礦粉、蘭炭粉和硅石粉；研磨后，鉻礦粉的目數(shù)為90～120，蘭炭粉的目數(shù)為90～120，硅石粉的目數(shù)為90～120；
其中，鉻精礦的Cr2O3含量≥48.66％，TFe含量≥14.3％，SiO2含量≤7.16％，CaO含量≥0.363％，MgO含量≥10.66％，Al2O3含量≤9.06％；
蘭炭的固定碳含量為85％，揮發(fā)分含量為4％，灰分含量為10％；
硅石的SiO2含量為98％。
b.混勻：將步驟a中研磨成的鉻礦粉、蘭炭粉和硅石粉按照重量份數(shù)配比為80：23～30：10～15的比例加入到混勻機(jī)中進(jìn)行攪拌混勻；
c.壓球：用壓球機(jī)將混勻的鉻礦粉、蘭炭粉和硅石粉的混合物壓制成球；其中，壓球機(jī)的壓力為14～17Mpa，壓制時(shí)間為10min，壓制的球?yàn)殚L(zhǎng)40mm×寬30mm×厚15mm的橢圓形；
d.烘干：將步驟c中壓制的球放入到烘干箱中進(jìn)行烘干，烘干箱的烘干溫度為110℃，保溫1.5～2.5h；
e.冶煉：將步驟d中烘干的球放入到微波爐中熔煉3h，熔煉溫度為1500～1550℃；熔煉后，水冷，制成鉻鐵合金。
在步驟e中，當(dāng)冶煉的溫度達(dá)到熔煉溫度時(shí)，鉻的氧化物和還原劑碳反應(yīng)，生成鉻的碳化物，鉻和鐵能形成連續(xù)固溶體，形成鉻鐵合金。鉻鐵合金的生產(chǎn)工藝主要是在高溫下鉻礦中的Cr2O3與還原劑碳發(fā)生反應(yīng)，從而制得鉻鐵合金，其反應(yīng)原理為：
Cr2O3+3C＝2Cr+3CO
硅石作為還原劑的主要作用是降低合金中的碳含量。
本發(fā)明方法生產(chǎn)出的鉻鐵合金完全符合國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)牌號(hào)要求：
下面結(jié)合實(shí)施例對(duì)本發(fā)明進(jìn)行詳細(xì)的描述。
實(shí)施例1
一種微波加熱生產(chǎn)鉻鐵合金的方法，按照以下步驟進(jìn)行：
a.研磨：將鉻精礦、蘭炭和硅石分別放到球磨機(jī)中進(jìn)行研磨，研磨成鉻礦粉、蘭炭粉和硅石粉；鉻礦粉的目數(shù)為90～120，蘭炭粉的目數(shù)為90～120，硅石粉的目數(shù)為90～120；
b.混勻：將步驟a中研磨成的鉻礦粉、蘭炭粉和硅石粉按照重量份數(shù)配比為80:23:12的比例加入到混勻機(jī)中進(jìn)行攪拌混勻；
c.壓球：用壓球機(jī)將混勻的鉻礦粉、蘭炭粉和硅石粉的混合物壓制成球；壓球機(jī)的壓力為17Mpa，壓制時(shí)間為10min；壓制出的球?yàn)殚L(zhǎng)40mm×寬30mm×厚15mm的橢圓形；
d.烘干：將步驟c中壓制的球放入到烘干箱中進(jìn)行烘干，烘干箱的烘干溫度為110℃，保溫2h；
e.冶煉：將步驟d中烘干的球放入到微波爐中熔煉3h，熔煉溫度為1530℃；熔煉后，水冷，制成鉻鐵合金。
實(shí)施例2
一種微波加熱生產(chǎn)鉻鐵合金的方法，按照以下步驟進(jìn)行：
a.研磨：將鉻精礦、蘭炭和硅石分別放到球磨機(jī)中進(jìn)行研磨，研磨成鉻礦粉、蘭炭粉和硅石粉；鉻礦粉的目數(shù)為90～120，蘭炭粉的目數(shù)為90～120，硅石粉的目數(shù)為90～120；
b.混勻：將步驟a中研磨成的鉻礦粉、蘭炭粉和硅石粉按照重量份數(shù)配比為80:25:15的比例加入到混勻機(jī)中進(jìn)行攪拌混勻；
c.壓球：用壓球機(jī)將混勻的鉻礦粉、蘭炭粉和硅石粉的混合物壓制成球；壓球機(jī)的壓力為15Mpa，壓制時(shí)間為10min；壓制出的球?yàn)殚L(zhǎng)40mm×寬30mm×厚15mm的橢圓形；
d.烘干：將步驟c中壓制的球放入到烘干箱中進(jìn)行烘干，烘干箱的烘干溫度為110℃，保溫1.5h；
e.冶煉：將步驟d中烘干的球放入到微波爐中熔煉3h，熔煉溫度為1500℃；熔煉后，水冷，制成鉻鐵合金。
實(shí)施例3
一種微波加熱生產(chǎn)鉻鐵合金的方法，按照以下步驟進(jìn)行：
a.研磨：將鉻精礦、蘭炭和硅石分別放到球磨機(jī)中進(jìn)行研磨，研磨成鉻礦粉、蘭炭粉和硅石粉；鉻礦粉的目數(shù)為90～120，蘭炭粉的目數(shù)為90～120，硅石粉的目數(shù)為90～120；
b.混勻：將步驟a中研磨成的鉻礦粉、蘭炭粉和硅石粉按照重量份數(shù)配比為80:30:10的比例加入到混勻機(jī)中進(jìn)行攪拌混勻；
c.壓球：用壓球機(jī)將混勻的鉻礦粉、蘭炭粉和硅石粉的混合物壓制成球；壓球機(jī)的壓力為14Mpa，壓制時(shí)間為10min；壓制出的球?yàn)殚L(zhǎng)40mm×寬30mm×厚15mm的橢圓形；
d.烘干：將步驟c中壓制的球放入到烘干箱中進(jìn)行烘干，烘干箱的烘干溫度為110℃，保溫2.5h；
e.冶煉：將步驟d中烘干的球放入到微波爐中熔煉3h，熔煉溫度為1550℃；熔煉后，水冷，制成鉻鐵合金。
實(shí)施例4
一種微波加熱生產(chǎn)鉻鐵合金的方法，按照以下步驟進(jìn)行：
a.研磨：將鉻精礦、蘭炭和硅石分別放到球磨機(jī)中進(jìn)行研磨，研磨成鉻礦粉、蘭炭粉和硅石粉；鉻礦粉的目數(shù)為90～120，蘭炭粉的目數(shù)為90～120，硅石粉的目數(shù)為90～120；
b.混勻：將步驟a中研磨成的鉻礦粉、蘭炭粉和硅石粉按照重量份數(shù)配比為80:27:13的比例加入到混勻機(jī)中進(jìn)行攪拌混勻；
c.壓球：用壓球機(jī)將混勻的鉻礦粉、蘭炭粉和硅石粉的混合物壓制成球；壓球機(jī)的壓力為16Mpa，壓制時(shí)間為10min；壓制出的球?yàn)殚L(zhǎng)40mm×寬30mm×厚15mm的橢圓形；
d.烘干：將步驟c中壓制的球放入到烘干箱中進(jìn)行烘干，烘干箱的烘干溫度為110℃，保溫1.8h；
e.冶煉：將步驟d中烘干的球放入到微波爐中熔煉3h，熔煉溫度為1520℃；熔煉后，水冷，制成鉻鐵合金。