本發明涉及一種微波鋁熱還原金屬鉻的方法，屬于微波冶金技術領域。

背景技術：

鉻作為一種重要的戰略資源，由于其具有硬度高、耐磨性好、耐高溫和抗腐蝕等優良特性，在冶金工業、耐火材料和化學工業中得到了廣泛的應用。金屬鉻作為鉻鐵礦的還原產物，用作生產鎳基和鈷基高溫合金、鋁合金、鈦合金以及耐蝕合金等的合金劑，部分用來生產不銹鋼和耐熱鋼。這些材料廣泛用于航空、航天、核反應堆、汽車、造船、化工和軍工等行業。

目前工業上金屬鉻的生產工藝，主要是采用電解法和金屬鉻熔煉爐法等冶煉技術。隨著對能源利用的日趨重視，開發節能型金屬鉻的生產工藝，已經是不可阻擋的趨勢。

專利申請號為“2012104266768”公開了一種微波鋁熱還原金屬鉻的方法，將三氧化二鉻粉料、鋁粉和氯酸鈉混合，得混合料，將混合料按照前期料和后期料分兩批投料，采用爐外法進行冶煉，將前期料投入冶煉爐中，冶煉，倒渣；將后期料和鈣質脫氧劑加入冶煉爐中，冶煉，倒渣，得低氧高純金屬鉻，但是其冶煉溫度為2200~2500℃，依然存在冶煉溫度過高，能耗消耗大等缺點。

專利申請號為“2014105285553”公開了一種微波鋁熱還原金屬鉻的方法，首先將氧化鉻粉、鋁粉、氯酸鉀粉、氧化鈣粉混合均勻后得到混合物料；將得到的混合物料進行微波加熱，升溫至溫度為1200~1250℃，當溫度在1200~1250℃范圍趨于平穩后保溫30~40min，然后繼續升溫至溫度為1300~1450℃時，金屬液沉積底部，渣液漂浮頂部，最終使渣金屬液分離，此時將金屬液出料，金屬液澆鑄后即能獲得塊狀的金屬鉻。但是上述公開的專利中冶煉溫度需要二次升溫且氯酸鉀粉價格較高難獲取。

技術實現要素：

本發明針對現有技術存在問題和不足，提供一種微波鋁熱還原金屬鉻的方法，本方法采用微波鋁熱冶煉金屬鉻，針對傳統的加熱方式，環境友好且能耗降低；采用硝石作為發熱劑，可以降低冶煉溫度，本發明通過以下技術方案實現。

一種微波鋁熱還原金屬鉻的方法，具體步驟如下：

（1）將氧化鉻粉、鋁粉、硝石粉、氧化鈣粉混合均勻得到混合物料，其中，以質量百分數計，混合物料中氧化鉻粉占64~68%，鋁粉占19~24%、硝石粉占3~5%、氧化鈣粉占6~9%；

（2）將步驟（1）所得混合物料進行微波加熱，升溫至溫度為1100~1200℃，當溫度在1100~1200℃范圍趨于平穩后進行保溫10~40min，金屬液沉積底部，渣液漂浮頂部，將底部的金屬液出料，金屬液澆鑄即得金屬鉻；

所述步驟（2）中微波加熱的微波功率為1~10kw，頻率為2.45ghz；

上述金屬鉻成分達到標號jcr99-b的金屬鉻成分要求，其主要成分為：cr≥99.0wt%，fe≤0.40wt%，si≤0.30wt%，al≤0.30wt%。

微波鋁熱冶煉金屬鉻的主要反應如下：

cr2o3+2al=2cr+al2o3

6nano3+10al=5al2o3+2na2o+3n2

2cao+al2o3=2cao·al2o3

本發明的有益效果是：

（1）本發明方法工藝簡單、流程短；采用微波作為加熱方式，利用其對物料的選擇性加熱的優勢，同時由于微波加熱速度快，反應均勻，從而降低了反應溫度，極大的降低了金屬的燒損；在能耗方面比傳統的生產工藝更加高效節能；

（2）本發明采用硝石粉作為發熱劑，硝石粉與鋁粉反應時放出的熱量大，為氧化鉻的還原反應提供了一部分熱量，也降低了冶煉溫度，節約能源；并且硝石粉價格低廉、原料易得，其發熱效果更優；

（3）本發明采用微波鋁熱還原法冶煉金屬鉻，渣金分離、金屬相聚集析出的過程在1100~1200℃的保溫過程中實現，低于傳統的冶煉溫度并且也避免了二次加熱，有利于節能。

具體實施方式

下面結合具體實施方式對本發明作進一步詳細說明，但本發明的保護范圍并不限于所述內容。

實施例1：一種微波鋁熱還原金屬鉻的方法，具體步驟如下：

（1）將670kg氧化鉻粉、190kg鋁粉、50kg硝石粉、90kg氧化鈣粉混合均勻后得到混合物料，其中氧化鈣粉占混合物料質量的67%，鋁粉占混合物料質量的19%，硝石粉占混合物料質量的5%，氧化鈣粉占混合物料質量的9%；

（2）將步驟（1）所得混合物料反應原料由頂部進料口加入到微波反應爐內，其中微波加熱功率為1kw，頻率為2.45ghz，在反應爐內的微波場的作用下，迅速干燥并升溫，反應原料在爐內升溫至1100℃，當溫度在1100℃平穩后保溫40min，熔融金屬鉻沉積底部，渣液漂浮頂部，將底部的金屬液從爐底的出料口流出，澆鑄后即可得到金屬鉻。

上述金屬鉻成分達到標號jcr98.5-b的金屬鉻成分要求，其主要成分為：以重量百分數計，cr99.07%，fe0.21%，si0.041%，al0.043%。

實施例2：一種微波鋁熱還原金屬鉻的方法，具體步驟如下：

（1）將660kg氧化鉻粉、230kg鋁粉、40kg硝石粉、70kg氧化鈣粉混合均勻后得到混合物料，其中氧化鈣粉占混合物料質量的66%，鋁粉占混合物料質量的23%，硝石粉占混合物料質量的4%，氧化鈣粉占混合物料質量的7%；

（2）將步驟（1）所得混合物料反應原料由頂部進料口加入到微波反應爐內，其中微波加熱功率為4kw，頻率為2.45ghz，在反應爐內的微波場的作用下，迅速干燥并升溫，反應原料在爐內升溫至1120℃，當溫度在1120℃平穩后保溫30min，熔融金屬鉻沉積底部，渣液漂浮頂部，將底部的金屬液從爐底的出料口流出，澆鑄后即可得到金屬鉻；

本實施例金屬鉻的成分達到標號jcr99-b的金屬鉻成分要求，其主要成分為：以重量百分數計，cr99.04%，fe0.141%，si0.052%，al0.048%。

實施例3：一種微波鋁熱還原金屬鉻的方法，具體步驟如下：

（1）將640kg氧化鉻粉、240kg鋁粉、40kg硝石粉、80kg氧化鈣粉混合均勻后得到混合物料，其中氧化鈣粉占混合物料質量的64%，鋁粉占混合物料質量的24%，硝石粉占混合物料質量的4%，氧化鈣粉占混合物料質量的8%；

（2）將步驟（1）所得混合物料反應原料由頂部進料口加入到微波反應爐內，其中微波加熱功率為7kw，頻率為2.45ghz，在反應爐內的微波場的作用下，迅速干燥并升溫，反應原料在爐內升溫至1150℃，當溫度在1150℃平穩后保溫25min，熔融金屬鉻沉積底部，渣液漂浮頂部，將底部的金屬液從爐底的出料口流出，澆鑄后即可得到金屬鉻。

本實施例金屬鉻的成分達到標號jcr99-b的金屬鉻成分要求，其主要成分為：以重量百分數計，cr99.45%，fe0.057%，si0.042%，al0.048%。

實施例4：一種微波鋁熱還原金屬鉻的方法，具體步驟如下：

（1）將680kg氧化鉻粉、230kg鋁粉、30kg硝石粉、60kg氧化鈣粉混合均勻后得到混合物料，其中氧化鈣粉占混合物料質量的68%，鋁粉占混合物料質量的23%，硝石粉占混合物料質量的3%，氧化鈣粉占混合物料質量的6%；

（2）將步驟（1）所得混合物料反應原料由頂部進料口加入到微波反應爐內，其中微波加熱功率為10kw，頻率為2.45ghz，在反應爐內的微波場的作用下，迅速干燥并升溫，反應原料在爐內升溫至1200℃，當溫度在1200℃平穩后保溫10min，熔融金屬鉻沉積底部，渣液漂浮頂部，將底部的金屬液從爐底的出料口流出，澆鑄后即可得到金屬鉻。

本實施例金屬鉻的成分達到標號jcr99-b的金屬鉻成分要求，其主要成分為：以重量百分數計，cr99.67%，fe0.037%，si0.047%，al0.042%。