铬铁精矿球团烧结-电炉冶炼高碳铬铁合金工艺及机理研究

摘要

铬铁矿是生产铬铁合金的重要原料。但是,我国铬矿资源贫乏,保有储量仅占世界储量的0.15％,95％铬铁矿依靠进口,2008年进口量达684万t。目前,世界铬矿开采量约为2000万t/a,其中粉矿(-8 mm)约占80％。虽然粉矿品位高,价格低,但在冶炼高碳铬铁过程中粉矿过多会使炉料透气性变差,炉况恶化、翻渣,严重影响各项技术经济指标。因此,如何利用廉价粉矿,加强铬矿粉的造块是降低我国铬系铁合金生产成本、提高铬系铁合金市场竞争力的有效措施之一。本研究主要以进口铬铁精矿为原料,通过球团烧结工艺提高铬矿烧结矿产量和降低能耗,进而通过电炉冶炼制取高碳铬铁合金,为国内有效利用此类铬铁精矿提供合适的途径。
　　 本文对铬铁精矿球团烧结-电炉冶炼高碳铬铁工艺进行了研究,从铬铁精矿制取高碳铬铁。研究的主要内容包括铬铁精矿粉球团烧结试验和还原熔炼小型试验工艺参数的优化,并对铬铁精矿球团烧结固结机理进行了研究。
　　 铬铁精矿球团烧结试验研究表明:在焦粉用量7％(内配比例30％),烧结混合料水分9.5％,料层高度650mm,干燥温度300-350℃、干燥负压4kPa、干燥时间3min,点火温度1100℃、点火负压5 kPa、点火时间1.5min、烧结负压8 kPa的条件下,取得了良好的指标:烧结矿产量3.01t/m2.h,转鼓强度89.33％,固体能耗为79.19 kg/t。所得烧结矿在900℃时很难还原,但还原膨胀率只有5-6％,还原粉化率RDI+3.15大于94％,还原过程将具有较好的强度。
　　 通过光学显微镜、扫描电镜等微观检测手段对铬铁精矿球团烧结固结机理进行了研究,结果表明:烧结矿主要由铬铁尖晶石、镁铬尖晶石、镁铝尖晶石、各种橄榄石等矿物组成,烧结矿的固结以铬铁尖晶石、镁铬尖晶石、镁铝尖晶石再结晶固结为主,橄榄石等液相固结为辅。焦粉内外分加比例30:70时,球团结构均匀,呈中孔厚壁结构,孔隙适中,强度好。
　　 对烧结成品球团烧结矿进行了还原熔炼试验,研究了还原熔炼温度、时间、炉渣碱度、MgO、Al2O3等因素对铬铁合金产品质量的影响。结果表明,当熔炼温度为1800℃、熔炼时间为15min时,能取得很好的熔炼效果。熔渣的碱度R2(CaO/SiO2)对渣特性影响很大,适宜的碱度为熔渣R2=1.5。,最理想的配碳量为35％,渣中适宜的MgO和Al2O3含量分别为13％和15％时,炉渣粘度较低,流动性良好,达到较为理想冶金性能。对上述影响因素进行优化的基础上,制取出铬铁合金,合金的化学成分为,53.76％TCr,31.57％TFe,10.04％C,2.0％Si,0.035％P,0.046％S,达到了FeCr55C1000牌号合金的国标质量要求。

目录

文摘

英文文摘

第一章 文献综述

1.1 铬铁矿资源

1.1.1 铬铁矿的用途

1.1.2 铬铁矿资源分布

1.2 铬铁矿粉造块

1.2.1 压团法

1.2.2 球团法

1.2.3 烧结法

1.3 铬铁合金冶炼研究现状

1.3.1 铬铁合金分类及用途

1.3.2 高炉法

1.3.3 电炉法

1.3.4 炉外法

1.3.5 氧气转炉法

1.3.6 真空电阻炉法

1.3.7 电解法

1.4 本文研究目的和意义

第二章 原料性能和研究方法

2.1 原料性能

2.1.1 原料化学成分

2.1.2 原料粒度组成

2.1.3 铬铁精矿物理性能

2.2 研究方法及设备

2.2.1 试验流程

2.2.2 试验方法

第三章 铬铁矿球团烧结工艺研究

3.1 造球试验

3.1.1 膨润土添加量对生球性能的影响

3.1.2 润磨对生球性能的影响

3.1.3 球磨对生球性能的影响

3.2 铬精矿球团烧结工艺参数优化

3.2.1 干燥温度

3.2.2 焦粉添加量及添加方式

3.2.3 混合料水分

3.2.4 烧结负压

3.2.5 料层高度

3.2.6 以煤代焦

3.2.7 球团烧结工艺验证

3.3 本章小结

第四章 铬铁精矿球团烧结矿冶金性能及固结机理研究

4.1 冶金性能

4.2 球团烧结矿固结机理

4.2.1 矿物组成

4.2.2 微观结构

4.3 本章小结

第五章 铬铁精矿球团烧结矿熔炼高碳铬铁合金

5.1 电炉冶炼渣型选择的理论依据

5.2 铬铁合金的冶炼工艺及原理

5.2.1 冶炼工艺

5.3 高碳铬铁合金熔炼

5.3.1 配料计算

5.3.2 渣型成分对合金熔炼的影响

5.3.3 优化铬铁冶炼工艺参数

5.3.4 合金化学分析

5.4 本章小结

第六章 结论

参考文献

致谢

攻读硕士期间主要研究成果