[發明專利]直接從鉻鐵礦生產鉻鐵合金

在審

• 申請號: 201480057652.7
• 申請日: 2014-09-09
• 公開（公告）號: CN105658828A
• 公開（公告）日: 2016-06-08
• 發明（設計）人: 弗蘭克·溫特
• 申請（專利權）人: KWG資源公司
• 主分類號: C22C38/00
• 分類號: C22C38/00
• 代理公司: 北京市磐華律師事務所 11336
• 代理人: 董巍;謝栒

交叉引用

本申請要求題目為“PRODUCTIONOFCHROMIUMIRON ALLOYSDIRECTLYFROMCHROMITEORE”、2013年10月21日提交 的、美國臨時專利申請號為61/893,400的申請的優先權，通過引用將其 全部內容并入本文。

發明背景

本發明涉及直接從鉻鐵礦生產鉻鐵合金。

鉻是所有等級的不銹鋼中不可替代的成分。它是使鋼變得“不銹”的 成分。它以12％至約35％的Cr的量存在于合金中，一般Cr越多越耐 腐蝕。它也是用于渦輪機和噴氣發動機的高端“超合金”的關鍵成分。鉻 鐵礦是鉻的唯一來源。大多數鉻鐵礦被加工成稱為高碳鉻鐵(highcarbon ferro-chrome)或高碳鉻鐵(chargechrome)的中間產品，該中間產品是含 有大于50％的Cr、約6-8％的C、不同量的Fi(0-4％，取決于所使用的 方法)、余量為Fe的合金。

這種材料是氬氧脫碳(ArgonOxygenDecarburiser)(AOD)工藝的原 料，其是改性的鋼轉爐(modifiedsteelconverter)且是生產Cr和Fe的低 碳熔體的第一步，在將液態鋼澆鑄成板、然后卷成片之前，在所述Cr 和Fe的低碳熔體中添加其它合金元素(如Ni)，所述片是不銹鋼市場的 主要部分，且是工業和國內消費者所需的各種的不銹鋼產品的原料，所 述不銹鋼產品諸如為管道、儲罐、容器、法蘭、閥門等。在AOD工藝、 及其各種衍生工藝(derivatives)和混合工藝(hybrids)開發之前，生產 不銹鋼是非常昂貴的，因為使用鉻鐵礦，中間低碳產品需要棘手且費時 的脫碳步驟。

含鉻的不銹的低合金的鋼的生產迅速擴大，特別是在亞洲。不銹鋼 中的鉻源是部分來自廢料回收，但是這受這樣的材料的可用性的限制， 特別是在發展中國家。不銹鋼中的鉻不存在被其他金屬替代的可能性。 它對材料的耐腐蝕和耐熱性是必不可少的。在煉鋼過程中所需的鉻添加 物的短缺通過添加鉻和鐵的合金(統稱為“鐵鉻”)來滿足。這些合金利 用固體含碳還原劑在埋弧電爐(SubmergedElectricArcFurnace)(SAF)中通 過鉻鐵礦的熔煉來生產。這個過程是極其能源和碳密集型的。使用“全球 最佳實踐”的現有工廠生產每噸鐵鉻合金消耗3-4兆瓦時(MWH)的電 力和200-300千克的碳。全面的氣體凈化系統需要滿足清潔空氣標準。 大量的礦渣產生并以長期存儲的方式放置在地面上的垃圾場中。

少量的Cr通過使化學級氧化鉻與金屬鋁反應而產生，這類似于用 于產生熔融鐵的氧化鐵和鋁之間的常見的鋁熱反應。直接從鉻鐵礦通過 鋁熱(aluminoghermic)還原產生低碳FeCr合金還沒有被完全實行，因為 通常不利的能源需求，特別是在低級礦石的情況時。

在美國沒有商業上可行的鉻鐵礦藏，且鋼鐵生產中所使用的所有鐵 鉻通常是從南非和哈薩克斯坦進口的。最近在加拿大，在被稱為“環太平 洋火山帶(RingofFire)”(ROF)的地理區域中發現了這樣的礦石的非 常大型的礦藏。

在美國和加拿大，天然頁巖氣的大量礦藏的開發產生了天然氣的長 期成本的降低和今后多年的穩定價格的前景。本發明利用環太平洋火山 帶的鉻鐵礦和低成本天然氣的可得性。

許多國家目前正在利用現有的工藝生產大量的直接還原的鐵 (DRI)。本發明利用這種基本的和良好地確立的技術的改進，通過使用 天然氣來還原包含在ROF鉻鐵礦中的鉻和鐵兩者的氧化物，來生產鉻鐵 合金，ROF鉻鐵礦的形態已經在測試中被證明有利于還原反應的進程。

發明內容

本發明提供了用于直接從鉻鐵礦生產適合于煉鋼的鉻鐵合金的方 法，其中使具有碳粉(carbonfinds)添加物的鉻鐵礦粉、促進劑和粘合 劑團聚(agglomerated)并干燥，然后將團聚物(agglomerates)供給到具 有作為還原劑的天然氣、處于適合于還原的升高的溫度下的反應容器 中，用于由此生產適于煉鋼的鉻鐵合金。

該促進劑是氧化物、氫氧化物或碳酸鹽形式的堿(alkaline)，如氫 氧化鈉或氫氧化鉀。在測試過程中，氫氧化鈉已經被發現在使所需的反 應迅速還原來自鉻鐵礦精礦的鉻和鐵的氧化物方面，比其它堿性化學品 更有效。