微波场中铬铁矿硅热还原过程研究

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铬铁合金作为钢添加剂不可或缺的一种材料,可用于生产强度高、腐蚀性强、同时又具有耐磨、耐高温和耐氧化的特种钢。传统上冶炼低碳铬铁合金的工艺主要有两种:转炉和电炉冶炼。但这两种冶炼方式均存在一定的问题,转炉冶炼温度高(18002000℃),能耗高,对设备的要求高;电炉冶炼由于冶炼过程中由于所用的电极为碳电极,所以碳电极的消耗会造成冶炼所得的铬铁合金中碳含量增多的问题。针对这些问题,探究一种新的冶炼低碳铬铁的工艺非常有必要。作为一种清洁、无污染的高效新型加热能源,微波能近年来一直备受关注。因为其具有传统加热方式不具备的明显优势:选择性加热、升温速率快、加热效率高;对化学反应具有催化的作用,可以降低反应过程所需温度,缩短反应所需时间,达到节能降耗的目的;本身不产生任何气体,因此,是实现清洁生产的有效途径之一。本文综合分析了国内外铬铁矿及铬铁合金的应用现状,及用铬铁矿冶炼低碳铬铁的研究现状,并对微波加热的原理、特点、优势及国内外应用现状进行了简单的阐述。在此基础上开展了微波场中铬铁矿硅热还原的实验研究。1、本文以辽宁锦州提供的南非铬铁矿粉为原料,硅铁合金粉为还原剂,氧化钙粉为助熔剂,通过探究其吸波性能发现原料吸波性能良好。2、对硅热还原铬铁矿粉的工艺过程做了简单的热力学分析及热重分析,得出以下结论:Fe2O3首先被还原;其次是Fe O被还原,最后是Cr2O3被还原,而且在微波场中硅热还原过程中Cr2O3的还原顺序按Cr2O3→Cr O→Cr的次序进行。3、通过对工艺参数原料粒度、还原时间、还原温度、微波功率、还原剂用量及料层厚度的探索。得出最佳工艺参数:微波功率:1500W,原料粒度:-200目,还原剂用量:40%;升温至温度1300℃,保温60min,1450℃出料可得到块状金属还原物,对还原产物做扫描电镜分析及物相分析,得出以下结论,微波场中硅热还原铬铁矿粉制备所得的低碳铬铁,其主要化学成分满足(GB5683-87)FeCr55C25Ⅱ的要求。4、对不同还原温度下的还原产物通过扫描电镜分析,结果表明,当温度在1100oC时,铬铁矿粉颗粒的表面有呈星点状的亮白色金属形成,有轻微的破碎现象;当温度达到1200℃时,碎裂现象加剧,大量的亮白色金属出现;当温度高达1300oC时,边缘已经有块状的亮白色出现,铬铁合金的形成过程基本上已经结束。综上所述,论文利用单因素的试验方法,探索研究了微波场中硅热还原铬铁矿工艺调控关键的一些问题,分析微波还原铬铁矿过程及原理、对渣进行分析,为今后低碳铬铁合金的冶炼及铬铁矿的处理提供了一些新思路。
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