铬铁矿粉预还原工艺的探讨

　　中冶东方工程技术有限公司
 

　　1.前言

　　铬铁矿主要用于生产铬铁和金属铬。铬铁最大的用途是作为合金添加剂生产不锈钢，不锈钢所消耗的铬铁约占铬铁合金总量的80%以上。随着不锈钢冶炼技术的发展，高碳铬铁可以代替低碳铬铁直接用于不锈钢的生产。这不仅降低了不锈钢的生产成本，而且还促使铬铁合金产品结构发生了变化，即低碳铬铁使用量显著下降，而高碳铬铁需求量大大增加。

　　铬铁矿一般在矿热炉(又称埋弧电炉)中通过熔融还原得到高碳铬铁。矿热炉有敞口、半封闭、封闭三种形式。矿热炉冶炼生产高碳铬铁的过程中，同时产生大量的高温烟气。采用封闭炉冶炼时，产生的煤气于未燃状态引出，导入煤气净化设施净化回收，二次能源得到了有效利用。随着环境保护要求的提高和余热利用技术的进步，高碳铬铁的生产趋向于采用大型的封闭炉[1]。

　　在敞口和半封闭炉中，由于较低的炉压，上升的烟气较容易穿过炉料。所以，敞口和半封闭炉可以大量使用粉状铬铁矿。而封闭炉对炉料粒度有严格的限制。铬铁矿粉不能直接入封闭炉冶炼，否则会使电炉透气性变差、炉况恶化、能耗增加并且威胁电炉运行安全。封闭炉生产高碳铬铁存在的主要问题是符合封闭炉冶炼要求的块状铬铁矿越来越少，而粉状铬铁矿必须进行造块加工才能代替原生块矿。

　　此外，高碳铬铁冶炼工艺能耗仍然较高。企业实际生产中，高碳铬铁冶炼电耗一般高于3400kw·h/t(Cr2O3>40%)，远达不到国家节能设计规范的指标要求(≤2800kw·h/t，Cr2O3>40%)[2]。目前，国家将加大对高耗能行业实行阶梯电价或惩罚性电价的力度，因此节能降耗成为冶炼高碳铬铁企业的当务之急。

　　2.铬矿资源特点

　　世界铬矿资源较丰富，现已探明储量在75亿吨左右，可开采储量约为48亿吨。世界铬矿储量主要分布在南非、哈萨克斯坦、津巴布韦、印度、巴西、芬兰、俄罗斯等少数国家。此外，也有相对较少的储量分布在土耳其、阿尔巴尼亚、伊朗、阿曼、澳大利亚和越南等国。全球年铬矿开采量约为2000万吨，其中90%属冶金级铬矿，主要用于生产铬铁合金。

　　中国的铬矿资源极其匮乏。目前，我国铬矿的总保有储量约为1078万吨。全国铬矿产地仅有56处，西藏、新疆、内蒙古、甘肃4省区合计占总储量的84.3%。 我国铬矿储量少、矿石质量较差，而且地域偏远，开采成本较高，国内铬矿基本长期依赖进口。据海关数据统计，2013年我国进口铬矿1210万吨，进口铬铁合金183.9万吨。

　　天然的铬铁矿主要有块状和粉状两种，其中块矿约占总量的20%，剩余为粉矿。粉矿来源广泛，而且品位高、价格低。以近期土耳其铬铁矿为例，块矿(Cr2O3 42%)国内价格为49.5元/吨度，而粉矿(Cr2O3 48%)国内价格为46.5元/吨度。