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1、高碳铬铁合金降硫途径探讨一 硫的来源及存在状态高碳铬铁中的硫来自于原料，其中焦炭和铬矿带入硫占绝大部分，焦炭中的硫以硫化物（FeS,CaS）或有机硫的形式存在，在实际生产过程中，原料中的硫有8%15%进入合金，20%30%挥发，60%70%进入渣中，进入合金的硫将与铬生成一系列硫化物如：CrS, Cr2S3等。CrS在1565时熔化而不分解，低于800时分解生成Cr15S6.由于硫化物的熔点低于铬铁的熔点，所以这些硫化物分布于铬铁的表面上。二.降低高碳铬铁合金中硫含量主要有一下几种途径1 提高炉温，以提高化学反应的平衡常数2 降低渣中的cr2o3含量，生产过程中维持较高熔点操作Cr2o3含量的
2、高低反应了有用元素的还原程度，较低的cr2o3含量意味着炉内各项反应进行的较为彻底，还原剂焦炭过剩。在实际操作中，适当控制炉渣熔点，避免过低熔点操作，保证还原剂用量充足，对脱硫效果较为有利。但炉渣熔点不宜过高，否则炉渣粘稠，渣铁过热，导致炉况恶化。3. 提高炉渣碱度，即增加渣中cao的含量，降低渣的粘度，增加炉渣的电导率，二者的增加都能够改善炉内反应的动力学条件，保证炉内功率分布均匀，扩大坩埚，但同时也出现了电极消耗过快，炉墙挂渣减少，热量损失等不利因素。4. 提高合金中c与si的百分含量，选用合适的铬矿与控制合适的炉渣熔点5. 有时在铁水包中加入石灰等脱硫剂也有一定的效果。6. 加石灰之后，
3、降低了熔渣的熔点，最终导致合金增碳，同时也降低了铬回收率 原因分析：（1）石灰在成渣过程中与渣中Mgo，AL2O3形成钙铝黄长石，其熔点在1500左右，降低了还原温度，使渣中cr2o3浓度增加，从而导致合金增碳。（2）由于石灰量的增加，使渣中cac2量增加，从而导致合金增碳。(3) caoMgoSiO2AL2O3四元渣系的脱硫能力远大于MgoSiO2AL2O3三元渣系，加石灰之后，能降低熔体的粘度及提高熔体电导率。（4）冶炼高碳铬铁采用四元渣时，渣中cao含量不宜控制过高，否则会引起负效应。对于一定的熔渣，其电导率与粘度成反比，因此加石灰后，在使炉渣粘度降低的同时，能提高炉渣的电导率。二在实践
4、中采用调整Mgo/AL2O3来调整铬回收率 当Mgo/AL2O3偏低时，可以配加白云石，菱镁矿及废镁砖，增加渣中Mgo含量，提高Mgo/AL2O3比值，提高炉渣温度，以加快熔融炉料还原速度，使之与熔化速度相匹配。另外增大焦炭粒度与配比量，使炉料比电阻降低，同时可以增大炉内焦炭层厚度增加未还原矿核穿过焦炭层的滞留时间，以提供更多的还原反应机会，降低渣中cr2o3含量。 当Mgo/AL2O3偏高时，增加硅石配入量，降低炉渣熔点，增加过热度，增强流动性，使渣铁正常排放。必要时，可以减小焦炭粒度能增加炉料比电阻，可以适当减小焦炭层厚度，使电极下插较好，降低炉口料面温度，防止翻渣，刺火发生，减少炉口挥发
5、损失，烟尘损失。三高温下的导电率和粘度 1. 高碳铬铁炉渣的导电能力的大小取决于渣中离子数目的多少，熔渣的粘度增加，将会阻碍离子的迁移，从而降低导电度，熔渣的比电导随碱性氧化物浓度的增加而增加，而随sio2，AL2O3浓度增加而降低。 2. 高碳铬铁渣在1700时较合适的电导率为1.21.8m/(.平方厘米)，炉渣导电能力过强，电极会随冶炼时间的延长而急剧上抬，导电能力过弱会出现电极在炉料中插入过深而破坏炉底的现象。 3. 熔融的铬矿在高温下粘度与电导率成反比，即Mgo/AL2O3比值高的铬矿，熔渣粘度小，流动性能好，Mgo/AL2O3比值小得铬矿，熔渣粘度大，流动性差。 4. 在实际选择渣型
6、时要综合考虑炉渣的三元熔点，粘度，sio2含量，Mgo/AL2O3比值等因素。从有利于渣铁排放的角度上考虑。炉渣流动性好；从有利于cr2o3还原上讲，炉渣温度高，粘度低，流动性好，能创造良好的化学反应热力学和动力学条件。但是炉渣熔点高，过热度大，粘度低，会加速炉衬的侵蚀速度，威胁到炉衬的安全运行。 5. 铬矿中Mgo/AL2O3低，其实际熔化温度低，成渣速度快，还原反应速度相对偏低，且其导电率相对较小，电极下插过深，初渣层厚，出铁时未充分还原的炉渣与终渣一起流出，导致渣中cr2o3偏高。另外粉矿多时，炉内未参加还原反应的预热炉料也有从出铁口流出或喷出的现象即跑生料，降低了铬元素的回收率。 6.
7、 铬矿中Mgo/AL2O3高时，其熔化温度高，还原性能较好，但其导电性能强，容易使电极上抬，使渣铁排放不出，炉口刺火，增加炉口挥发损失，降低铬回收率。四高碳铬铁降碳探讨 在矿热炉中，用焦炭作还原剂对铬矿进行还原时，其反应如下： 2/3Cr2o3+26/9C=4/9Cr3C2+2CO T=1100 2/3Cr2o3+18/7C=4/21Cr7C3+2CO T=1130 2/3Cr2o3+54/23C=4/69Cr23C6+2CO T=1175 随炉料的下降与炉温的升高，Cr3C2与Cr2O3反应生成Cr7C3 5Cr2o3+27Cr3C2=13Cr7C3+15CO T=1385 2/3Cr2o3
8、+14/5Cr3C2=4/3Cr+6/5Cr7C3+2CO T=1484 实际生产中有时因入炉的矿物结构不同而造成难容，难还原，或因入炉矿石快度过大，来不及还原而落到炉渣下层形成残矿层，其余温度高达1700的熔融铁液或下落的合金液滴接触发生剧烈的脱碳反应，反应如下： 3Cr7C3+Cr2O3=Cr23C6+3CO T=1620 Cr23C6+2Cr2O3=27Cr+6CO T=1710 铬矿物理化学特性的差异直接影响到其在炉内的反应活性，不同的铬矿在相同的温度条件下其Cr2O3的还原速度相差很大。一般铬矿中Cr2O3的开始还原温度为1100，而在1400时，不同铬矿Cr2O3还原反应速度基本相
9、近。因此，若铬矿的化学成分和矿物结构能保证Cr2O3在1200以下有较高的还原程度，则会优先生成含碳较高的Cr3C2与Cr7C3，从而使合金有较高的含碳量，对于还原程度较低的铬矿，当温度高于1200后则会生成Cr3C2与Cr7C3的同时还有一定数量的Cr23C6生成，从而降低了合金的含碳量。当铬矿结构致密，结晶粗大而块度又较大时，铬的复合氧化物既难分解又难还原，在冶炼中只有进入高温电弧区方能急剧反应，从而使Cr23C6与Cr的比例增加，同时已生成的铬的碳化物与渣中Cr2O3反应精炼脱碳继续降低合金含碳量。合金含硅量： 在高碳铬铁冶炼过程中，当熔炼温度达到1200左右时，硅石开始被还原SiO2+
10、2C=Si+2co,还原出来的硅进一步与铬的碳化物反应，生成稳定的硅化铬Cr7C3+7Si=7CrSi+3C, Cr7C3+10Si=7CrSi+3SiC 生产实践表明，当使用能生产出含碳量大于8%的铬矿时，随合金含碳量的升高其含硅量相应下降或趋于不变。在使用难还原矿时，由于在合金上面形成一个残矿层，在1700以上的高温下，当熔融的合金滴穿过该残矿层时，便发生激烈的脱碳反应，此时脱碳反应远比硅的还原反应剧烈，并且伴随脱碳反应的同时发生脱硅反应，3CrSi+2Cr2O3=7Cr+3SiO2，使生成的合金含碳量相对稳定，且硅含量的提高对其影响不大。铬矿的溶化性能和还原性能： 铬矿的溶化性能是指铬矿
11、熔化的难以程度，当铬矿中的铬尖晶石的晶粒大，MgO/FeO比值大，高熔点物质MgO,AL2O3多，以及铬矿的脉石熔点高，则该矿就难熔。 铬铁的生成过程可以分为三个阶段，铬矿的还原主要在13001400进行，这时的反应物尚处于固体状态，因此铬铁还原过程属于固态还原，还原剂与还原产物在铬矿中的传输条件对反应速度和反应的完善程度影响大，这些条件是温度，反应界面，扩散速度，传输距离及矿石晶格畸变等。 一般来说，具有致密结构或密斑晶结构及粗晶组织的块状铬矿不易还原，MgO/AL2O3低的铬矿难以还原，MgO/AL2O3比值高的矿易还原。 高碳铬铁电炉还原反应分布：冶炼区域 反应矿物 还原剂 温度 反应方
12、式预热带 Fe,MgCr,Al,Fe2O4,Fe3O4 CO, C 9001200 气固软熔带 MgAl,Cr2O4+原矿 C 13001500 固固焦炭层，精炼层 MgAl,Cr2O4+原矿 FeCr7C3,C 1500 液固冶炼高碳铬铁的原料： 铬矿中Cr2O340%,Cr2O3/FeO2.5 S0.05% P0.07% MgO与Al2O3含量不能过高，粒度10-70mm,如系难溶矿，粒度应适当小些。 焦炭要求固定碳不小于84%，灰分小于15%，S0.6% 粒度3-20mm 硅石要求SiO297%,Al2O31.O% 热稳定性能好，不带泥土，粒度20-80mm 1. 合金中的铬含量取决于铬
13、矿中的Cr2O3/FrO的比值和铬回收率。一般使用Cr/Fe低的矿石生产出来的合金中铬含量也低，使用Cr/Fe高的矿石生产出来的合金中铬含量就高。为了生产铬含量一定的合金，通常采用几种Cr/Fe不同的矿石进行冶炼，以达到调整、控制铬含量的目的。有时，也可以在使用Cr/Fe高的矿石时配比部分废钢、铁鳞或铁矿来达到工艺要求2.合金中的碳含量主要与铬矿的物理性能有关，当铬矿易熔，块度小时，化疗速度快，炉温底，合金含碳量高，反之若矿难熔，块度大，化料速度慢，炉温高，由于块矿中Cr2O3对铬的碳化物有精炼脱碳作用，合金含碳量低。金属熔体中存在硅和碳的平衡。一般合金中碳含量随着硅含量的增加而降低，高碳铬铁
14、的碳含量与冶炼工艺、使用矿种、炉渣组成有关。使用易熔矿且粒度较小时容易生产出碳含量偏高的合金，使用粒度大、密度大的难熔矿容易生产出含碳量较低的合金产品。炉渣中MgO/Al2O3增加到1以上时，合金中碳含量会增加、增加渣中CaO含量时，也容易得到含碳量较高的合金。一般，容量大、极心圆直径大的电炉生产的高碳铬铁合金中碳含量偏低些。 3.合金中的硅含量主要与还原剂用量，炉渣中SiO2含量和炉温有关。一般，还原剂用量多、炉温高且炉渣中SiO2含量较高时，合金中的硅含量也高；反之，则合金中的硅含量较低。 4.在铬铁电炉中，初渣形成发生在铁和铬的还原之后，终渣是在焦炭层中形成的，初渣在通过焦炭层时其化学组
15、成和物理性质均发生极大变化，终渣在炉内对合金起一定的精炼作用，其组成与性质基本上是稳定的。 1t铁合金多出0.5t炉渣时，炉渣所带走的热量仅使电耗增加4%左右，但其对炉况的影响就可使电耗猛增20%甚至更多。正常炉况的特征：1.三相电极深而稳地插入炉料中，随着炉料的不断熔化，炉底存积的渣、铁量的不断增多，电极缓慢上抬；到冶炼后期要出铁前，随着熔池的不断扩大，三相电极电流平衡、稳定，三相电极位置平稳、平衡，易于操纵。2.冶炼过程中，随着冶炼时间的增长，炉膛内料面均匀下沉，三相电极周围不刺火、不塌料、不翻渣。3冶炼过程中，炉膛内炉料透气性良好，无局部刺火、不冒白烟，烟气量少，较长的、橘黄色的火焰均匀地分布在整个炉料表面。4渣、铁温度正常，合金Cr、Si、C、P、S成分稳定，波动小，渣中跑铬低，Cr2O3含量在5%内，炉
