回转窑预还原+电炉法生产铬铁新工艺
一、铬铁的用途
□□在冶金工业上,铬铁矿主要用来生产铬铁合金和金属铬。铬铁合金作为钢的添加料生产多种高强度、抗腐蚀、耐磨、耐高温、耐氧化的特种钢,如不锈钢、耐酸钢、耐热钢、滚珠轴承钢、弹簧钢、工具钢等。金属铬主要用于与钴、镍、钨等元素冶炼特种合金。这些特种钢和特种合金是航空、宇航、汽车、造船,以及国防工业生产枪炮、导弹、火箭、舰艇等不可缺少的材料。
□□在耐火材料上,铬铁矿用来制造铬砖、铬镁砖和其他特殊耐火材料。
□□铬铁矿在化学工业上主要用来生产重铬酸钠,进而制取其他铬化合物,用于颜料、纺织、电镀、制革等工业,还可制作催化剂和触媒剂等。
铬铁矿是我国的短缺矿种,储量少,产量低,每年消费量的80%以上依靠进口。
二、铬铁生产技术的发展
□□在20世纪60年代以前,采用电炉法生产不锈钢工艺,很难脱碳,不锈钢的含碳量取决于原材料的含碳量,这样就要严格限制炉料的含碳量,只能选择低碳铬铁作为不锈钢冶炼的主要铬来源。生产低碳铬铁,必须生产硅铬合金,这就需要由一定高温强度的块状铬矿生产含碳4%~6%的高碳铬铁。
□□在20世纪60年代末期发明了氢氧脱碳法(AOD)和真空吹氧脱碳法(VOD)之后,情况就完全改变了,由于降碳保铬过程合理化,碳得以优先氧化脱除,不但简化了不锈钢生产工艺,降低了成本,而且还使铬铁产品结构发生了变革。低碳铬铁使用量显著下降,而对高碳铬铁的需求量就大大地增加了。由于不锈钢生产成本大大降低,从而对不锈钢地需求量随之增加,同样对高碳铬铁地需求量也相应增加了。
□□随着不锈钢精炼技术的不断进步和推广应用,以及采用计算机控制不锈钢的生产过程和原料选配,对铬铁的含碳量和含铬量要求不严了,因而可以直接使用由储量大而开采费用低的低铬铁矿,通常含碳量6%~9%,含铬量50%~55%。由于炉料级铬铁的使用,使得不锈钢的生产成本明显降低,因而在很短时间内又使高碳铬铁被炉料级铬铁所取代。目前西方国家不锈钢厂在冶炼中几乎全部使用炉料级铬铁,因而炉料级铬铁已经成为国际市场上一种重要的工业商品。
□□在20世纪70年代,炉料级铬铁开始在容量小的埋弧电炉内高效地生产。随着铬矿地大量开采,优质块矿越来越少,资源日趋紧张,价格也越来越贵,同时不锈钢生产高速发展,产量剧增,对铬铁地需求量也急剧增加,对铬铁地需求量也急剧增加。为了降低成本和适应市场需要,日本、南非和芬兰等国家相继建立了一批大容量级新型电炉,由于入炉铬矿主要是粉矿和易碎块矿,为了保持大电炉的高效率,就必须大力改善炉料的质量。因此,各国相继开发出预还原球团、烧结球团和压球等粉矿预处理工艺技术投入生产。
□□日本昭和电工公司发明的SRC法,将铬粉矿和焦粉混合、干燥、研磨、再加膨润土和水在圆盘造球机上造球,球团在链篦机中干燥和预热,再送至回转窑进行预还原,还原率再60%以上。高温预还原球团与焦炭、硅石和白云石配料,送入封闭电炉冶炼成铬铁。这种工艺的主要特点是电耗低,铬回收率高,焦炭省。
□□芬兰奥托昆普公司开发出烧结球团预热工艺,将铬粉矿再湿式球磨机中研磨,再鼓式过滤机中过滤,滤饼和膨润土混合,用造球盘制成球团,送入双炉身竖炉中烧结,烧结球团和焦炭、硅石配料送电炉炉顶预热回转窑中预热后,直接进入封闭电炉冶炼铬铁,这种工艺的主要特点是电耗低,铬回收率高,操作平稳。
□□进入20世纪80年代以后,随着工业发达国家能源短缺,特别式电费迅速上涨,以及人工费用的提高,许多铬铁电炉关闭停产,铬铁生产向铬矿资源丰富、电力充足、劳动力便宜的国家发展,同时不锈钢用途的扩大,使用量增加,导致不锈钢工业迅速发展,造成铬铁短缺,价格突涨,导致铬铁生产的又一次飞速发展。不少硅铁电炉改炼铬铁,又新建一批铬铁生产大厂,开发出新的铬铁生产工艺技术。
□□我国一方面到南非、津巴布韦、哈萨克斯坦、印度等铬资源丰富的国家进行投资新建铬铁矿山和铬铁厂,采用先进技术和设备生产铬铁;另一方面对国内的铬铁生产技术进行改进,对生产设备进行改造,并新建铬铁电炉,进口铬矿与开发国产铬矿,生产铬铁。
□□总之,世界铬铁生产技术的不断发展,因为不锈钢工业的发展对铬铁的发展起着引导作用,即由供求法则所形成的铬铁市场与不锈钢工业的情况紧密相关。
□□炉料级铬铁和高碳铬铁是目前不锈钢生产所用铬的主要来源。
□□由于产品质量和生产成本的需要,铬铁生产厂家必须高效生产,追求利益最大化,这也促进优化和开发那些使用便宜原材料。节省能源和劳动力、技术简单可靠、操作平稳容易、同时投资又省的新技术。朝阳重型建材机械制造有限公司研制出适应中国的新工艺:
三、朝阳重型建材机械制造有限公司主要工艺流程简述
1、 原料储存、配料、粉磨、混合
2、 配料铬粉矿、还原剂、粘结剂全部入库。铬粉矿、还原剂按比例送入球磨机进行粉磨,粉磨后按比例与粘结剂计量后送入到强力混料机中混合,使物料含有一定的水份,以便下一工序的造球作业。
3、 成球及预热
4、 经过混合的物料经造球机制成一定强度和粒径的生球。合格的料球经皮带机均布于烘干预热机上,与回转窑窑尾850-950℃左右的热烟气接触充分干燥和预热。预热后的物料直接进入回转窑进行煅烧。
5、 铬矿煅烧、热装入炉及窑尾废气处理
6、 预热后的球团被连续加入到回转窑内,在还原气氛下进行焙烧,还原焙烧使球团中的铁、铬氧化物与碳反应生成碳化物。焙烧后球团有一层坚硬的外皮,球的强度较高,形成具有一定强度和理化性能的成品球团。回转窑出来的球团进入缓冲仓经称重仓计量后与硅石、焦炭按比例直接热装加入电炉冶炼。
7、 本项目实施后的指标如下:
8、 冶炼电耗降低28%,由电炉法的3500kwh/t降低至回转窑球团+电炉法的2500kwh/t。两种方案相差1000kwh/t。
9、 焦碳用量减少30%,由电炉法的580kg/t降至回转窑球团+电炉法的400kg/t。
10、 原料成本降低,目前,同品位块矿价格较高,而粉铬矿价低,其差价根据市场情况而定,目前差价为650元左右。
11、 总之,此回转窑预还原球团+电炉法是目前最佳的工艺方案。
四、朝阳重型建材法铬铁生产线优点
回转窑预还原球团+电炉法工艺生产线有如下优点:
1、 设备工艺简单,维修方便;
2、 投资少,见效快;
3、 能耗少,降低生产成本;
4、 生产成本低,投资回收期短;
5、 物料使用的是铬矿粉,而不是价格高的铬块矿;
6、 环保效果好,。
7、 由其是在严重缺电的国家首选此工艺
五、回转窑预还原球团+电炉生产线与电炉生产线同产量性能指标对比一览表(以日产500吨为例)
项目
朝阳重型建材法
回转窑预还原球团+电炉法
电炉法
熔炼能源
烟煤 + 焦粉 + 电
焦粉 +电
能耗
低
太高
电炉型号
33000KVA一台
23000×2台
电
2000-2500kw/t
3000-3500kw/t
焦煤
400kg/t
580kg/t
原矿物料
粉铬矿
块矿
物料原矿价格
低
高
一次性设备投资
略高
正常
铬铁回收率
95%
95%
单位成本
低
太高
利润率
高
很低或无
投资回收期
短期回收
很长或无联系人:窦建德 电话:0421—2665859 手机:13050925995 邮箱:fa50925995@163.com
