DOC《微波加热直接还原铬铁矿实验研究》

微波加热直接还原铬铁矿实验研究 陈建1,熊伟1,曾淑琴1,王私富2 (1.

文山学院 化学与工程学院,云南 文山663000;

2.云南华联锌铟股份有限公司,云南 马关663701) 摘要:为探索碳素铬铁的生产新工艺,对微波加热直接还原铬铁矿的工艺进行了探索.选取还原温度、还原时间、还原剂加入量为变量,采用单因素试验,寻找最佳工艺条件.实验结果表明,在还原温度1450℃,还原时间120min,还原剂加入量20%的条件下,可得到铬含量46.38%的产品.由实验可知,采用微波加热的直接还原法生产碳素铬铁的工艺具有可行性,这为碳素铬铁的生产指出了一条绿色清洁的新途径. 关键词:微波加热;

直接还原;

碳素铬铁 Research on Direct Reduction of Chromite by Microwave Heating Chen Jian 1, Xiong Wei 1, Zeng Shuqin 1, Wang Sifu

2 (1.School of Chemistry and Engineering, Wenshan University, Wenshan Yunnan 663099;

2. Yunnan Hualian Zinc and Indium Stock Co., Ltd., Maguan Yunnan 663701) Abstract: Explored the microwave heating process for direct reduction of chromite, to explore the new technology of production of carbon ferrochrome. Select the reduction temperature, reduction time, amount of reducing agent as variable, by single factor test, finding the optimum conditions. The results showed that under the conditions: reduction temperature of

1450 ℃, reducing time 120min, the reducing agent amount of 20% of the conditions, get the reduction product with chromium content of 46.38%. The experiment shows that the microwave heating process for direct reduction of chromite is feasible, it pointed out that a new ways of green and cleaning for carbon ferrochrome production. Keywords: Microwave heating process;

Direct reduction;

Carbon ferrochrome 铬铁矿是一种重要资源,其主要用途是用来生产铬铁[1].铬铁可作为炼钢的添加剂,用来冶炼多种高强度、耐腐蚀、耐磨、抗氧化的特种钢,以实现提高钢材性能的目的[2].铬铁按其含碳量可以区分为碳素铬铁与低微碳铬铁,其中碳素铬铁的传统生产方法主要是高炉法、矿热炉法与等离子炉法[3].但是这几种工艺各有其缺点,比如高炉法只能制得铬含量30%左右的含铬生铁;

矿热炉法温度高、电耗高,炉衬寿命短;

等离子炉的等离子枪寿命短,能耗高等.而且除等离子炉外,其他工艺均要求对原料造块,导致工艺路线的延长与能耗的增加[4]. 微波技术是一种清洁高效的加热手段,依靠目标物料在微波场中的介质损耗产生热效应[5].其具有整体加热的特性,物料内无热梯度,且升温速率快、热效率高,加热过程中产生的废气等污染物远低于传统加热,并可提高目标物料分子活性、催化反应进行[6].铬铁矿具有较强的吸波性,在微波场的作用下可以均匀迅速的升温,利用这一特点可用微波加热代替传统的加热方法,并采用内配碳的方式对铬铁矿的直接还原工艺进行探索,以期得到一种清洁、绿色的新工艺.

1 实验 1.1实验原料 实验原料为南非铬铁粉矿,兰炭.南非铬铁粉矿为含铬矿物原料,粒径小于75μm.兰炭为还原剂,经磨细后,粒径小于75μm,可满足直接还原工艺的需要.南非铬铁粉矿的成分见表1,兰炭的成分见表2. 表1 南非铬铁粉矿的成分/% Table1 The chemical composition of chromite ore /% 名称 Cr2O3 SiO2 CaO MgO Al2O3 TFe Cr2O3/FeO 铬铁粉矿 42.74 5.98 0.45 8.76 11.89 19.35 1.72 表2 兰炭的化学成分/% Table1 The chemical composition of semi coke /% 名称 固定碳 灰份 挥发份 兰炭 82.58 9.75 7.67 实验原料可采用微波加热的前提是其具有良好的吸波性.物质的吸波性能优劣主要取决于介电常数与介电损耗因子,介电常数和介电损耗因子较大的物质可以使微波顺利进入物质内部,然后将微波的能量充分损耗,使该物质在微波场下实现快速、整体的加热.因此,对原料铬铁矿与兰炭进行了介电常数和介电损耗因子的测定,图1与图2分别为铬铁矿与兰炭的介电常数与介电损耗因子随频率f改变的变化趋势,由图像可知,两种原料均具有较大的介电常数与介电损耗因子,可知其具有良好的吸波性[9]. Figure