【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及冶金，具体涉及一种铬铁矿冶炼方法和设备。
技术介绍
1、铬是重要的战略金属资源，属于《全国矿产资源规划(2016-2020年)》规定的24中战略性矿产资源之一，全球范围内主要分布在南非、津巴布韦、哈萨克斯坦等地，我国铬铁资源较为匮乏，对外依存度超过99％。90％左右的铬矿用于生产铬铁合金，5％左右用于耐火材料，5％左右用于军工、涂料等化工铬盐原料。
2、目前，关于铬铁矿冶炼铬铁合金的工艺主要是预还原——电炉冶炼工艺，主要有回转窑——电炉、竖炉——电炉、高炉冶炼技术，铬铁矿经过选矿后大多数为粉矿，需先细磨、造球、干燥、预还原、电炉冶炼等多道工序才能得到铬铁合金。每吨铬铁需电网供电超过3000度，冶炼过程严重依赖电能，电炉冶炼过程中还需使用焦炭。
3、现有技术的铬铁合金的冶炼存在流程长、占地面积大，尤其严重依赖电能。这对铬铁冶炼选址造成严重影响，我国铬对外依存度极高，企业在国外矿山建厂时还必须建设电厂，造成固定资产投资巨大。而且电炉冶炼单位炉床面积每天处理矿石的能力较为有限，在2～8t/d。因此有必要开发一套不依赖电能和焦炭，减小投资的铬铁矿冶炼方法和设备。
技术实现思路
1、为了解决目前铬铁矿冶炼依赖电能和焦炭，导致投资大，能耗高、冶炼成本高的问题，本专利技术提出了一种铬铁矿冶炼方法和设备。上述目的可以通过以下技术方案实现：
2、一种铬铁矿冶炼方法，包括如下步骤：
3、将包含铬铁矿、还原剂和造渣剂的原料加入到熔炼设备中进行
4、将含氧气体输送到熔池上方与烟气中的还原性气体燃烧，对熔池进行补热。
5、可选的，所述铬铁矿为未经预处理的粉矿或块矿，直接加入熔炼设备中。
6、本专利技术将粉矿或块矿直接入炉冶炼，省去了细磨、造球、干燥和预还原等工序。富氧空气和燃料喷吹进入熔池，对熔池形成强烈搅拌，处理能力强、反应效率高。能源来源为煤粉等物料与富氧空气直接在熔渣中燃烧放热，不使用电能作为能源来源，解决了铬铁矿冶炼单纯依赖电能的弊端。
7、可选的，所述还原剂为碳基还原剂；
8、可选的，所述碳基还原剂选自无烟煤、烟煤、褐煤、焦炭、石墨、兰炭、废碳电极中的至少一种；
9、可选的，所述碳基还原剂为无烟煤；
10、可选的，所述还原剂与铬铁矿的重量比为1-5：10。
11、本专利技术可采用煤作为还原剂，解决了现有技术必须大量使用价格昂贵、生产过程污染高的焦炭的问题。
12、可选的，所述造渣剂为菱镁矿、石英石、白云石、石灰石、鹅卵石、氧化镁、石英、石灰中的至少一种；
13、优选的，所述高温熔池熔炼中通过造渣剂控制熔渣渣型为mgo/al2o3＝0.5～1.5，熔渣三元碱度0.5～2。
14、可选的，所述富氧空气中氧气的体积分数为30％～99％；
15、可选的，所述燃料选自煤粉、天然气、煤气、焦炭粉、石墨粉、重油、汽油、煤制气、氢气、粒煤、石墨颗粒中的至少一种；
16、可选的，高温熔池熔炼过程中调节富氧空气中氧气与燃料的比例使燃烧生成的二氧化碳与一氧化碳的摩尔比为0～1：10。这样可以保证熔渣中强还原性气氛，避免还原出的金属铁和铬重新氧化。例如以煤粉为燃料，则应将煤粉中的碳原子与富氧空气中的氧的原子之比调整至约1：1，即可使燃烧后的燃料绝大部分或全部为一氧化碳，基本无二氧化碳生成。
17、可选的，熔炼温度为1500℃-1850℃；
18、可选的，熔炼温度为1600℃-1780℃。
19、可选的，所述含氧气体为空气或富氧空气；
20、可选的，所述含氧气体中的含氧量为21％-99％。
21、可选的，熔炼过程中，熔炼设备内炉膛负压为-5～-200pa。
22、现有技术中一般采用正压，本专利技术中采用炉膛负压-5～-200pa，无需炉体和加料系统密闭，即可使冶炼过程中无一氧化碳泄露，冶炼炉周边环境好，避免了安全事故。
23、本专利技术还提供了
24、一种铬铁矿冶炼设备，其特征在于，包括：
25、熔炼炉炉体，用于熔炼原料；
26、第一喷枪，第一喷枪设置在熔炼炉炉体下部，喷枪口浸没在熔渣中，用于将富氧空气和燃料侧吹喷入熔池内燃烧；
27、第二喷枪，第二喷枪设置在熔炼炉炉体上部或炉顶，用于将含氧气体输送到熔池的上方与烟气中的还原性气体燃烧；
28、烟气排放口，烟气排放口设置在熔炼炉炉体顶部，用于排放熔炼炉炉体内的烟气；
29、渣金排放口，渣金排放口设置在熔炼炉炉体下部侧壁上。
30、可选的，所述铬铁矿冶炼设备还包括余热回收装置，用于回收烟气的余热。回收的余热可以发电或者用作他用，综合能耗较现有技术降低10％-25％。
31、可选的，所述铬铁矿冶炼设备还包括原料入口，原料入口设置在熔炼炉炉体顶部，用于将原料加入熔炼炉炉体内；
32、优选的，所述第一喷枪的数量为2～100根；所述第二喷枪的数量为1～20根。
33、第一喷枪高度在熔渣层高度1/100-99/100，喷枪口浸没在熔渣中，燃料和富氧空气直接喷出进入到熔渣层。
34、还原剂可通过炉顶加料口以块状或颗粒状(粒度＞1mm)加入到熔池中，也可以细磨成粉，通过第一喷枪直接喷吹进入到熔渣层中。
35、铬铁矿和造渣剂可通过炉顶加料口加入，也可通过炉顶布置的第二喷枪加入到熔池表面或熔池中，也可通过第一喷枪直接喷出进入到熔池中。
36、可选的，渣金排放口设置在炉体的侧部，比炉底略高的地方，渣金可以一起排放。也可以设置渣口和合金口，分开排放，渣口设置在熔渣层，合金口设置在合金层，排放可以采用虹吸口连续排放，可以间断排放。
37、本专利技术技术方案，具有如下优点：
38、本专利技术的方法中铬铁粉矿或块矿无需预处理，直接入炉冶炼，省去了细磨、造球、干燥和预还原的工序，处理工艺流程短；能源来源为煤粉等物料与富氧空气直接在熔渣中燃烧放热，同时对熔池形成剧烈搅拌，热效率高、冶炼强度大，将溢出熔池的强还原性气体燃烧，为熔体补热，提高燃料利用率。该方法不使用电能作为能源来源，解决了铬铁矿冶炼单纯依赖电能的弊端，降低了成本。本技术采用煤作为还原剂，解决了传统技术使用焦炭价格贵的弊端。本专利技术方法处理铬铁矿冶炼铬铁合金，冶炼强度高，处理能力是传统矿热炉的5～10倍；处理铬铁矿综合能耗较现有技术降低10％～25％。
39、本专利技术的装置具有流程短、成本低、能耗低、绿色环保，侧吹余热发电，无需外部电能，独立建厂不依赖外界社会基础建设条件，特别适合电力系统基础设施不发达区域，该工艺建厂条件要求低，选址灵活。投资成本低、工艺流程短、综合能耗低、效率高、冶炼强度大、环境友好。回收的余热可以发电或者用作他用，综合本文档来自技高网...
【技术保护点】
1.一种铬铁矿冶炼方法，其特征在于，包括如下步骤：
2.根据权利要求1所述的铬铁矿冶炼方法，其特征在于，所述还原剂为碳基还原剂；优选的，所述碳基还原剂为无烟煤、烟煤、褐煤、焦炭、石墨、兰炭、废碳电极中的至少一种；
3.根据权利要求1所述的铬铁矿冶炼方法，其特征在于，所述造渣剂为菱镁矿、石英石、白云石、石灰石、鹅卵石、氧化镁、石英、石灰中的至少一种；
4.根据权利要求1所述的铬铁矿冶炼方法，其特征在于，所述富氧空气中氧气的体积分数为30％～99％；
5.根据权利要求1所述的铬铁矿冶炼方法，其特征在于，所述高温熔池熔炼的温度为1500℃-1850℃；
6.根据权利要求1所述的铬铁矿冶炼方法，其特征在于，所述含氧气体为空气或富氧空气；
7.根据权利要求1所述的铬铁矿冶炼方法，其特征在于，高温熔池熔炼过程中，熔炼设备内炉膛负压为-5～-200Pa。
8.一种铬铁矿冶炼设备，其特征在于，包括：
9.根据权利要求8所述的铬铁矿冶炼设备，其特征在于，所述铬铁矿冶炼设备还包括余热回收装置，用于回收烟气
10.根据权利要求8所述的铬铁矿冶炼设备，其特征在于，所述铬铁矿冶炼设备还包括原料入口，原料入口设置在熔炼炉炉体顶部，用于将原料加入熔炼炉炉体内；
...【技术特征摘要】
1.一种铬铁矿冶炼方法，其特征在于，包括如下步骤：
2.根据权利要求1所述的铬铁矿冶炼方法，其特征在于，所述还原剂为碳基还原剂；优选的，所述碳基还原剂为无烟煤、烟煤、褐煤、焦炭、石墨、兰炭、废碳电极中的至少一种；
3.根据权利要求1所述的铬铁矿冶炼方法，其特征在于，所述造渣剂为菱镁矿、石英石、白云石、石灰石、鹅卵石、氧化镁、石英、石灰中的至少一种；
4.根据权利要求1所述的铬铁矿冶炼方法，其特征在于，所述富氧空气中氧气的体积分数为30％～99％；
5.根据权利要求1所述的铬铁矿冶炼方法，其特征在于，所述高温熔池熔炼的温度为150...
【专利技术属性】
技术研发人员：魏甲明，周旭东，陈学刚，刘飞，孙晓峰，周瑞东，郭亚光，李栋，吴涛，王云，王书晓，黎敏，张海鑫，刘恺，
申请(专利权)人：中国恩菲工程技术有限公司，
类型：发明
国别省市：
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