一种微波直接还原铬铁粉矿的工艺，具体步骤为：ａ）配制炉料：炉料包括铬铁粉矿、还原剂、熔剂；所述炉料的重量百分比各为：铬铁粉矿为６７％～７４％、还原剂为１８％～２３％、熔剂为８％～１０％；ｂ）将所述配比的炉料混匀散装平铺于坩埚内，该坩埚的主体内加有防粘层，而主体外依次加有保温层及固定保温层的固定层；铺料厚度为３．０㎝～４．０ｃｍ；所述坩埚中的炉料在微波炉中被加热至１４５０℃～１４８０℃进行还原，还原时间为９０～１２０分钟；还原后的炉料经颚式破碎机破碎和电磁分离，获得粒状碳素铬铁。本发明专利技术的还原产品的含铬量达４８％～５０％，金属化率≥７８％，Ｃｒ的回收率≥８５％，与矿热炉产品的指标相当，而且摆脱了依靠焦炭和蓝炭冶炼铬铁的传统工艺，实现了非焦煤冶金。
【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及一种生产碳素铬铁的工艺，尤其指用微波直接还原铬铁粉矿得到 碳素铬铁的工艺及该工艺专用的坩埚。技术背景目前碳素铬铁均采用矿热炉进行生产，其缺点是能耗高，污染大，过程难控制，劳动条 件差。随着节能减排和降低排碳量要求的日益提升，该工艺已处于淘汰之列，采用高科技改 造传统的铁合金产业，已成为当前的紧迫任务。微波属于清洁能量，其加热效率高达95%，远高于一般加热方法(仅为30% 40%)， 尚具有节能减排及便于控制等优点。不仅如此，而且还具有非热效应，可加快物质中质点的 扩散运动，降低反应活化能，降低反应物温度(200°C—300°C)和加快反应速度。自1945年 第一台微波加热炉问世后，微波加热技术在各个相关领域得到了迅速发展。近年来，微波加 热在冶金过程中的应用，成为研究热点，但在微波高温冶金方面目前仍处于试验阶段，在铬 铁矿还原领域，尚处于起步阶段。
技术实现思路
本专利技术的目的之一在于提供一种非焦煤冶金、节能减排又降低排碳量的用微波直 接还原铬铁粉矿得到碳素铬铁的工艺。本专利技术的另一目的在于该工艺所专用的坩埚。为此，采用如下技术方案一种微波直接还原铬铁粉矿的工艺，工艺流程为a)、配制炉料炉料包括铬铁粉矿、还原剂、熔剂；所述炉料的重量百分比各为铬铁粉 矿为67% 74%、还原剂为18% 23%、熔剂为8% 10% ；b)、将所述配比的炉料混勻散装平铺于坩埚内，铺料厚度为3.0 cm km ；所述坩埚中 的炉料在微波炉中被加热至1450°C 1480°C进行还原，还原时间为90 120分钟；还原后 的炉料经颚式破碎机破碎和电磁分离，获得粒状碳素铬铁。所述还原剂是无烟煤粉和烟煤粉，其重量百分比为无烟煤粉为1 15%、烟煤 粉为6% 8% ；所述熔剂是硅微粉。一种微波直接还原铬铁粉矿工艺中专用的坩埚，该坩埚的主体内加有防粘层，而 主体外依次加有保温层及固定保温层的固定层。所述坩埚主体由氧化铝陶瓷制成，所述防粘层由煤粉加6%的硅溶胶混合料制成， 而所述保温层由氧化铝纤维制成，而固定层由玻璃或陶瓷制成。本专利技术的还原产品的含铬量达48% 50%，金属化率彡78%，Cr的回收率彡85%，与 矿热炉产品的指标相当，而且摆脱了依靠焦炭和兰炭冶炼铬铁的传统工艺，实现了非焦煤 冶金。且本专利技术与传统工艺相比，还有以下特点1、节能减排和降低排碳量节能40% 50%，烟尘排放量减少90%，排碳量降低30%。2、采用非焦煤做还原剂，改变了传统工艺中采用焦炭做还原剂的局面。在当今焦 煤资源紧缺，焦炭价格快速上涨的情况下，扩大了还原剂来源，还原剂成本下降了上。3、硅微粉(硅灰)的利用。由于铬铁矿在还原中，随着Cr2O3被还原，矿中MgO和 Al2O3的富集，在矿的表面会形成镁铝尖晶石，它的结构致密，熔点高达2100°C。它的生成， 就在矿粒(块)表面形成一个“屏障”，阻隔了还原剂C和CO与Cr2O3的接触，使还原反应终 止。这就是铬铁矿还原的难点。为此，必须在炉料中添加一定量的熔剂，降低其熔点，使其 熔融渣化，自矿粒表面离开，让还原反应继续进行。本专利技术中采用的熔剂为含SiO2* 85% 的硅微粉(硅灰)，它具有火山灰的反应活性，在400 0C就与铬铁矿中的MgO发生反应，生成 熔点为1557°C的MgO · SiO2 ；在800°C左右与铬矿中的Al2O3反应，生成熔点为1850°C的2 SiO2CAl2O3，阻止了高熔点(2100°C)的镁铝尖晶石的形成。由它们构成了 SiO2-MgO—Al2O3 三元渣系，只要控制成分在适当的范围内，渣的熔点可控制在1450°C—1500°C范围内，即在 较高的温度范围内，使熔点高达的MgO和熔点2050°C的Al2O3与SW2形成低熔点渣， 自矿粒表面离开，消除“隔离层”，让矿粒中的Cr2O3继续与还原剂接触反应，使还原反应得 以继续进行。添加硅灰的另一作用，可以破坏铬铁矿中的镁铝尖晶石(MgO · Cr2O3),高活性 的SiO2夺取MgO · Cr2O3中的MgO,生成MgO · SiO2,释放出Cr2O30刚被释放出的Cr2O3具有 较大的反应活性，能迅速与还原剂反应，加快铬的反应速度，这也是本专利技术中炉料配方的特 点ο4、为低品位硅微粉(硅灰)开辟了新的利用途径，实现了铁合金冶炼中物料的循环 利用。硅微粉为硅铁、金属硅冶炼中的除尘产物，其主要成分为SiO2,含量在85% 92%， 粒度在0.5 mm 2. 5 mm范围内的非晶体物质。具有较高的反应活性。当硅微粉(硅灰)中 SiO2彡90%时，是耐火材料一水泥混凝土的重要添加剂，供应较紧张，价格较高。而Si02<90% 时的硅灰，几乎无工业应用价值。本专利技术所采用的SW2含量为85%的硅灰，来源丰富，价格 低廉。它在铬铁矿直接还原中的应用，实现了铁合金生产中资源的循环利用。5、创新的微波冶金坩埚的设计微波冶金要求坩埚具有透波、耐火、保温、防磁和 防粘连等多项性能，选用合适的陶瓷坩埚，实现透波与耐火要求，保温防止炉料内部产生的 热量外逸，是获取高温的必要条件，采用保温耐火的高铝纤维，就能达到目的。铬铁矿还原 要求炉料渣化。融化后的渣子就会凝结于坩埚壁上，形成粘结层，难以消除。使坩埚容积 缩小，且降低透波能力，使炉料接受微波的能量下降，发热能力减小，从而难以达到还原所 需的温度。因而防粘是微波冶金的难点，至今未获突破。本专利技术中使用的坩埚结构如附图 2示。在陶瓷坩埚的内壁上敷一层3飞mm厚的较松散的碳素材料层，用以隔离渣化炉料与 坩埚壁，还原后的炉料凝聚成整块，可在坩埚中顺利吊走，其表面仅附着着少量的煤粉。煤 粉敷垫层的作用不仅是防粘，还用作还原吸波发热和保温作用，在微波冶金炉料中，煤粉既 是还原剂，又是主要吸收微波而发热的物料。如果将坩埚架空，微波就可能通过坩埚底部， 加热底部的煤粉垫衬，有效提高底部温度，以克服由于微波穿透深度不足，坩埚底部温度过 低，还原程度差的弊病。附图说明图1为本专利技术工艺最佳实施例的流程图； 图2为本专利技术专用坩埚的结构示意图。具体实施例方式下述实施例是在4KW微波实验炉中进行，所采用的有关原料成分见表1。本文档来自技高网...
【技术保护点】
一种微波直接还原铬铁粉矿的工艺，其特征在于：工艺流程为：ａ）、配制炉料：炉料包括铬铁粉矿、还原剂、熔剂；所述炉料的重量百分比各为：铬铁粉矿为６７％～７４％、还原剂为１８％～２３％、熔剂为８％～１０％；ｂ）、将所述配比的炉料混匀散装平铺于坩埚内，铺料厚度为３．０ｃｍ～４．０ｃｍ；所述坩埚中的炉料在微波炉中被加热至１４５０℃～１４８０℃进行还原，还原时间为９０～１２０分钟；还原后的炉料经颚式破碎机破碎和电磁分离，获得粒状碳素铬铁。
【技术特征摘要】
1.一种微波直接还原铬铁粉矿的工艺，其特征在于工艺流程为a)、配制炉料炉料包括铬铁粉矿、还原剂、熔剂；所述炉料的重量百分比各为铬铁粉 矿为67% 74%、还原剂为18% 23%、熔剂为8% 10% ；b)、将所述配比的炉料混勻散装平铺于坩埚内，铺料厚度为3.0 cm 4. Ocm ；所述坩埚 中的炉料在微波炉中被加热至1450°C 1480°C进行还原，还原时间为90 120分钟；还原 后的炉料经颚式破碎机破碎和电磁分离，获得粒状碳素铬铁。2.根据权利要求1所述的工艺，其特征在于所述还原剂是无烟煤粉和烟煤，...
【专利技术属性】
技术研发人员：魏文，彭镜鑫，田立忠，
申请(专利权)人：兰州三普电力有限公司，
类型：发明
国别省市：62[中国|甘肃]
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