高碳铬铁渣型的探讨总

1高碳铬铁渣型的探讨一.铬矿的成分铬矿产地在铬矿中的含量,%换算成三元系,%三元系中MgO/Al2O3SiO2MgOAl2O3SiO2MgOAl2O3南非4.0010.0016.0013.3333.3353.330.62越南4.459.5812.1317.0136.6249.220.74印度6.0010.0012.0021.4235.7142.850.83新疆5.0018.5021.0011.2341.5747.190.88伊朗6.0013.0012.0019.3541.3938.701.08马达加斯加11.7115.7911.9529.6840.0330.291.32菲律宾5.2415.0811.0416.7048.0835.201.36希腊3.8014.929.7013.3752.4934.131.53西藏6.8418.4210.7818.9751.1029.911.70巴基斯坦5.3418.2210.6315.6153.2931.091.71芬兰17.5018.0010.0038.4639.5621.971.80土尔其8.0019.009.0022.2252.7725.002.10阿尔巴尼亚9.8021.8110.2023.6252.5724.592.13苏联4.3017.908.4014.0558.4927.452.13将上表中的SiO2含量和MgO/Al2O3的比值在SiO2—MgO—Al2O3三元图中标出方法是:先由SiO2的含量作一平行于MgO—Al2O3的直线,再由SiO2顶点出发,按照MgO/Al2O3的比值向MgO—Al2O3画一条直线,两直线的交点即为该矿在三元图中的位置。二.高碳铬铁的终渣组成冶炼所用的矿种终渣组成,%折成三元系组成,%三元系MgO/Al2O3三元碱度Cr2O3SiO2MgOAl2O3CaOSiO2MgOAl2O3阿矿吉林厂2—428—3538—4215—1734.8846.5618.62.51.23阿矿横山厂228—3538—4215—1734.8846.5618.62.51.23苏联铬矿11.837.233.821.54.040.2136.5423.241.571.0221.132.441.421.33.234.0643.5322.391.941.3734.630.346.317.70.832.1349.0918.762.611.5543.228.447.218.41.230.1250.2119.572.561.74南非铬矿10.6829.720.429.715.737.2125.5637.210.681.2120.7727.926.033.611.231.8829.738.40.771.3330.8235.124.730.34.9838.9627.4133.620.810.8540.8521.127.332.18.926.2133.9139.810.851.71印度铬矿5.033.233.425.01.1836.236.5127.271.341.04高碳铬铁的的渣型位于下图中ABCD中一个较宽的范围，在SiO2为26—40%，MgO/Al2O3为0.68—2.61的范围内都能生产出合格的高碳铬铁。这四个顶点分别是：A点，SiO2=40%，MgO/Al2O3=2.61；B点，SiO2=26%，MgO/Al2O3=2.61；C点：SiO2=26%，MgO/Al2O3=0.68；D点：SiO2=40%，MgO/Al2O3=0.68。高碳铬铁的渣型有人提出用∑ＲＯ·SiO2+R2O3表达式表示，其中∑ＲＯ为CaO，FeO，MgO的摩尔数之和，R2O3为Al2O3和Cr2O3摩尔数之和。2终渣碱度为1.0—1.7之间，仅个别情况为酸性渣。SiO2MgO+CaOAl2O3ABCDOHI既然终渣在上述范围同波动，那么是否存在一点是最理想的渣型？可以设想其交点即为此点，此点的组成为SiO235%，MgO/Al2O3为1.22。而另外有人认为，在选择高碳铬铁渣最佳组成部时，炉渣的MgO/Al2O3的值应与待熔铬矿尖晶石中的该比值相同，SiO2则根据三元相图确定。同时，根据国内外资料分析，渣中的MgO/Al2O3值一般为在1.0—2.55，而以1.3为宜。三．高碳铬铁的配料铬矿、熔剂、还原剂的配比是按三元熔度图熔点约为1700℃考虑的，但总的都有个趋向是向上图中交点靠边近。当然，在实际配料过程中，交点会有所漂移，为了控制合金含碳量，需要调整炉渣成分，因而改变炉料配比。为提高炉渣碱度，可适量配入石灰（石），这样有利于提高炉渣流动性和脱硫能力、增强炉渣导电性。四．炉渣的电治金性能上图中，随着SiO2含量的增加MgO/Al2O3比值的增加（由C→A），炉渣熔点升高，粘度和导电率上升。因为从矿物组成来看，是由于镁橄榄石量的增加和玻璃体量的减少，导致炉渣熔点升高。苏联矿中高铬（大于Cr2O347%）、高镁（MgO大于18%）、低铝（Al2O3小于8%）铬矿，生成高MgO炉渣。此渣属难熔性短丝渣，需采用高温操作。这种炉渣中Cr2O3含量高，结晶快，回收率仅为80—85%。当SiO2含量增加时，炉渣的粘度降低，铬的回收提高。对于南非矿，有人建议炉渣成分为CaO7—10%，MgO15—25%，Al2O320—30%，SiO235—50%。新疆矿由于含MgO18.5，Al2O3%21.0%，两者之和近40%，所以炉渣熔点高，粘度大，单独使用来生产高碳铬铁很困难。五．渣型与含碳量的关系研究渣型与全金含碳量的关系时有两点要注意。当使用块矿时，生成炉渣的MgO/Al2O3为1时，得到低碳产品的机率大；当MgO/Al2O3比值大于1时，产品的含碳量会增加。另外，当熔炼温度高于1600℃和采用酸性渣时，会得到低碳产品；如果操作温度低和采用碱性渣时，含碳量会增加。由此可以认为，高碳产品的炉渣在三元图中（下图）应在HW线以下、WQ线左侧的区域内。渣中CaO会使铬铁中碳含量增加，因为渣中的碳化钙可促使碳向合金中转移。准确地说，高碳产品的炉渣应落在HWQ左侧的ABCD区域内，越是靠近B点含碳量越高。3应该知道，影响合金碳含量的因素是多方面的，铬矿的成分及矿物结构便是重要的影响因素。对所有的温度范围内，对于各种类型的铬矿来说，矿中的氧化铁均优于氧化铬还原，然而，对于不同的铬矿有不同的程度，且其限度较宽。在冶炼条件下，铁的还原降低了碳化铬的活度。同时较早生成的金属在下落过程中与还原剂接触而被碳化，使合金碳含量增加。SiO2HDAWBCCaOMgOQAl2O3冶炼含碳大于6.5%的高碳铬铁时,致密结构及粗晶组织的块状富矿所点比例应为40—50%；而熔炼碳大于8%的高碳铬铁则约25-30%。因为这类铬矿难熔，不易还原，也不易熔于渣中，能在炉渣和金属界面间形成残矿层，残矿层能对合金起到精炼脱碳的作用。要之，能形成残矿层的，可以冶炼较低含碳产品；不能形成残矿层的只能得到较高含碳的产品。含碳量也与配料中的组有关，如果在配料中加入铁鳞或废钢，合金中的碳、铬含量均应降低。从上图中可以看出，随着MgO/Al2O3和（CaO+MgO）/SiO2的升高（向B点靠近），合金含碳量将会提高。可能MgO/Al2O3及（CaO+MgO）/SiO2之和与合金碳含量有一定关系。也就是说，炉渣碱度和渣中镁橄榄石、尖晶石的增加会促进合金碳含量的提高。据本文作者介绍：[Ｃ]=a∑Ｍ＋ｂ，a、b为系数，∑Ｍ＝MgO/Al2O3＋（CaO+MgO）/SiO2六．渣型与渣中Cr2O3的关系渣中Cr2O3含量%8MgO/Al2O3=1.75MgO/Al2O3=1.95MgO/Al2O3=2.5642303234363830323436383032343638渣中SiO2含量，%从上图中可以看出，在不同的MgO/Al2O3比值下，渣中SiO2含量与渣中Cr2O3含量的关系。当MgO/Al2O3比值一定时，渣中SiO2含量的增加，则（Cr2O3）含量下降；当（SiO2）一定时，则MgO/Al2O3比值越大，则（Cr2O3）越高。4冶炼不同铬铁所用铬矿的选择一．铬矿特性简介1．外观特性由矿山开采出来的铬矿称为原矿。经筛选分级用于铁合金的铬矿分为块矿和粉矿两大类。块度划分标准为：原矿：0----300㎜块矿：10----300㎜，其中0----10㎜少于30%粉矿：0----10㎜，其中10㎜以上的少于10%粉矿包括碎矿、精矿和原生粉矿。碎矿是用10㎜筛网对块矿进行过筛所得的小粒状铬矿。精矿由碎矿、矿床表面松散矿和低品位经破碎、用跳汰机或摇床水选而来。精矿和原生粉矿的粒度组成及含铬结晶与脉石的比例如下表：矿名大于18目/铬脉比18—35目/铬脉比35—60目/铬脉比60—100目/铬脉比小于100目铬脉比新喀精矿8%/45/5525%/65/3523．4%/75/2521．8%/70/3021．8%/70/30阿精矿5．6%/55/4511．6%/70/3019．8%/85/1527．6%/70/3035．4%65/35菲律宾精2%/80/2014%/70/3030%/90/1034%/75/2520%/65/35土尔其精22%/70/3024%/60/4024%/50/5020%/45/5510%/60/40印度原粉1㎜以下分级10．27%17．73%35．4%36．6%2．晶相结构铬矿主要产在超基性岩中，与橄榄石共生，主要由铬化合物结晶和胶体矿物组成。矿铬化合物结晶多属八面体等轴晶系，结晶多呈灰色和紫黑色。按单晶的几何尺寸分为：巨晶粒结构（大于10㎜），粗晶粒结构（5—10㎜），中晶粒结构（1—5㎜），细晶粒结构（0.1—1㎜）,显微晶粒结构((0.005—0.1㎜),显微隐晶结构(小于0.005㎜)。也可按铬尖晶石在矿中聚集密度及分散形式来分为：均匀浸染结构，块状结构，网环状结构，团块状结构，累带状结构。3．化学成分和矿物组成铬矿中的各种氧化物一般不是以单质的形式存在，而是形成含铬化合物和非铬氧化物两大类。其中含铬化合物的结构形式主要有铬铁矿（或称铬镁铁矿）、铝铬铁矿（或称硬铬尖晶石）、富铬尖晶石等；非铬氧化物组成的脉石主要有橄榄石、蛇纹石、绿泥石和滑石。铬矿矿物组成对铬铁冶炼有着重要影响。4．铬矿的还原性和成渣特性铬矿名称Cr2O3SiO2Al2O3MgO∑FeSPMgO/Al2O3还原（熔化）性新疆块矿33-376-1220-2217-209-140.0080.88难易西藏块矿43-475-713-1915-1810-110.020.0071巴基块矿44-485-710-1215-189-110.0120.0061.45土尔块矿44-476-99-1217-2110-11.50.0220.0041.8伊朗块矿41-475-97-818-229-100.0180.0072.67阿块矿矿40-439-136-919-239-110.0150.0062.87苏联块矿40.611.926.0723.48.260.0063.86津巴块矿38.688.2113.9211.5118.250.0110.0030.83菲律宾块44-455-811-1611-1613-150.010.0051印度粉矿47-545-710-129-129-110.0150.0140.95易熔阿精矿48-504.5-88-1016.5-18100.0140.0151.95中等5土尔精矿45-484.5-511-1314-1711-130.0061.29从上表中可以看出,MgO/Al2O3比值越小，其还原性必一般越差。易还原矿：能在较低温度下满足各种冶炼反应所需，不需多加调整就能得到所要求的合金和炉渣特性；冶炼工艺过程平稳，有较好的技术经济指标。高碳铬铁冶炼中，几乎是由铬矿的剩余氧化物自然成渣，所以应选择与冶炼要求渣型相吻合的铬矿。一步法硅铬的炉渣约有60%来自铬矿，应以成渣不要过早和尽量有利于SiO2还原的渣型来选用铬矿。电硅热法微碳铬铁对铬矿的成渣特性偏重于初渣，所用铬矿应有利于提高初始反应速度，有利于