利用多晶硅廢料一步法冶煉中低碳鉻鐵的工藝的制作方法
【技術(shù)領(lǐng)域】：
[0001 ] 本發(fā)明涉及冶煉中低碳鉻鐵的工藝，特別是涉及利用多晶硅廢料一步法冶煉中低 碳鉻鐵的工藝。
【背景技術(shù)】：
[0002] 現(xiàn)有技術(shù)生產(chǎn)中低碳鉻鐵為三步法：第一步：礦熱爐中用鉻礦生產(chǎn)高碳鉻鐵，第 二步：高碳鉻鐵和硅石混合再入礦熱爐冶煉生產(chǎn)出硅鉻合金，第三步：硅鉻合金再配入鉻 礦入電弧爐冶煉生產(chǎn)出中低碳鉻鐵。傳統(tǒng)三步法生產(chǎn)中低碳鉻鐵耗電量大，能耗高，生產(chǎn)成 本高，而且工藝復(fù)雜，冶煉周期長(zhǎng)。ZL200510093590.8公開了鉻鐵礦利用礦熱爐一步法冶煉 中碳鉻鐵工藝，其采用的原料是鉻鐵礦、二氧化硅和焦炭，與三步法冶煉鉻鐵礦所用原料相 同，該方法理論上可以實(shí)現(xiàn)，但實(shí)際操作時(shí)，礦熱爐中進(jìn)行著與三步法同樣的化學(xué)反應(yīng)，各 化學(xué)反應(yīng)的先后順序無法控制，因此根本無法實(shí)現(xiàn)工業(yè)化生產(chǎn)。
[0003] 多晶硅是用含硅99%的工業(yè)硅再次冶煉生產(chǎn)含硅99. 9999%硅錠，再切割成小于 一毫米厚的光伏板用于太陽(yáng)能發(fā)電，切割中損耗高達(dá)50%，每年在江蘇產(chǎn)生的多晶硅切割 廢料高達(dá)10萬(wàn)多噸。大量多晶硅廢料堆積無法處理，不僅造成資源浪費(fèi)，同時(shí)污染環(huán)境。

【發(fā)明內(nèi)容】
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[0004] 本發(fā)明的目的在于提供能夠降低冶煉成本、資源得到合理利用、減少環(huán)境污染的 利用多晶硅廢料一步法冶煉中低碳鉻鐵的工藝。
[0005] 本發(fā)明的目的由如下技術(shù)方案實(shí)施，利用多晶硅廢料一步法冶煉中低碳鉻鐵的 工藝，用多晶硅廢料為還原劑，冶煉鉻礦，制得中低碳鉻鐵。
[0006] 所述的利用多晶硅廢料一步法冶煉中低碳鉻鐵的工藝，其包括如下步驟：（1)測(cè) 定鉻礦成分及含量；（2)計(jì)算鉻礦與多晶硅廢料的添加比例；（3)按計(jì)算比例配料；（4)冶 煉制得成品；
[0007] (1)測(cè)定鉻礦成分及含量；
[0008] (2)計(jì)算鉻礦與多晶硅廢料的添加比例：利用步驟⑴測(cè)得的結(jié)果，結(jié)合如下化學(xué) 反應(yīng)式計(jì)算鉻礦與多晶硅廢料的添加比例；化學(xué)反應(yīng)式如下：
[0009] 2Cr203+3Si = 4Cr+3Si02 (a)
[0010] Cr203+SiC = 2Cr+C0+Si02 (b)
[0011] 2Fe0+Si = 2Fe+Si02 (c)
[0012] 3Fe0+SiC = 3Fe+C0+Si (d)
[0013] (3)按計(jì)算比例配料：按所述步驟（2)計(jì)算得到的添加比例配制鉻礦與多晶硅廢 料的混合料；
[0014] (4)冶煉制得成品：將所述步驟⑶配制的所述混合料均勻連續(xù)的投入礦熱爐中， 所述礦熱爐的爐內(nèi)溫度不低于1925K，冶煉時(shí)間（從投料到出鐵時(shí)間）控制在240-260分 鐘，最終使得所述礦熱爐內(nèi)的所述混合料料層表面形成保溫層，冶煉過程中，添加堿劑控制 排出渣的堿度，將所述排出渣堿度控制在I. 65-1. 95,最終生產(chǎn)出中低碳鉻鐵成品。
[0015] 具體的，所述步驟（4)向所述礦熱爐內(nèi)投加混合料的速度控制為在冶煉時(shí)間 240-260分鐘內(nèi)，向所述礦熱爐內(nèi)投加20-22噸所述混合料。
[0016] 優(yōu)選的，所述堿劑為石灰。石灰中Ca0>85% ;Si02〈l. 5% ;P〈0. 0027% ;無水分，雜 質(zhì)少，避免在冶煉過程中引進(jìn)新的雜質(zhì)。
[0017] 進(jìn)一步，所述礦熱爐的電極為石墨電極。將礦熱爐的自焙電極換成石墨電極，降低 產(chǎn)品中的滲碳量。
[0018] 優(yōu)選的，所述鉻礦為鉻精礦和鉻塊礦，所述鉻精礦與所述多晶硅廢料混合后壓制 成硅鉻球或硅鉻塊，所述硅鉻球或所述硅鉻塊與所述鉻塊礦混合形成所述混合料。首先，將 所述鉻精礦與所述多晶硅廢料混合后壓制成硅鉻球或硅鉻塊，可增加爐況透氣性和材料利 用率，降低粉塵；其次，混合料中配入高熔點(diǎn)的鉻塊礦，提高熔點(diǎn)，爐況中形成冷料層、預(yù)熱 層、還原層形成有效的保溫效果，實(shí)現(xiàn)埋弧冶煉。
[0019] 本發(fā)明的優(yōu)點(diǎn)：（1)用礦熱法還原三氧化二鉻，合金里只是碳素電極消耗滲碳，實(shí) 驗(yàn)證明合金里的碳含量，最大為每天消耗碳電極的重量除以每天產(chǎn)出的中低碳鉻鐵重量， 一般為1. 67%左右，減掉電極氧化消耗，實(shí)際生產(chǎn)的絡(luò)鐵中含碳量小于1. 5%，達(dá)到中低碳 鉻鐵碳含量要求，因此采用本發(fā)明方法，碳含量容易控制；（2)以多晶硅廢料為還原劑，解 決了多晶硅廢料堆積，無法處理，污染環(huán)境的問題；(3)以多晶硅廢料為還原劑，將傳統(tǒng)的 三步法冶煉，用本發(fā)明一步法即可完成，生產(chǎn)成本與傳統(tǒng)方法比較，節(jié)約了將近2/3,同時(shí) 冶煉時(shí)間也大大縮短，提高了生產(chǎn)效率；(4)同時(shí)減少了生產(chǎn)過程中的環(huán)境污染，提高了能 源利用率，提高了生產(chǎn)中的安全性；(5)本發(fā)明中鉻的回收率達(dá)到85%以上，鐵的收率達(dá)到 95%以上。
【具體實(shí)施方式】：
[0020] 測(cè)定實(shí)施例1-3所用的鉻礦成分及含量，混合料中，采用了兩種鉻礦南非礦和巴 西礦按 1 :1 配比，Cr/Fe 為 2. 1，Mg/AI 為 1. 2。
[0021] 經(jīng)測(cè)定，鉻礦成分如表1所示：
[0022] 表1實(shí)施例1-3米用的絡(luò)礦成分分析表
[0024] 經(jīng)測(cè)定，多晶硅切割廢料成分如表2所示：
[0025] 表2實(shí)施例1-3采用的多晶硅切割廢料成分分析表
[0027] 實(shí)施例1 :利用多晶硅廢料一步法冶煉中低碳鉻鐵的工藝，其包括如下步驟：（1) 測(cè)定鉻礦成分及含量；（2)計(jì)算鉻礦與多晶硅廢料的添加比例；（3)按計(jì)算比例配料；（4) 冶煉制得成品；
[0028] (1)測(cè)定鉻礦成分及含量，由表1所示；
[0029] (2)計(jì)算鉻礦與多晶硅廢料的添加比例：利用步驟（1)測(cè)得的結(jié)果，結(jié)合如下化學(xué) 反應(yīng)式計(jì)算鉻礦與多晶硅廢料的添加比例；化學(xué)反應(yīng)式如下：
[0030] 2Cr203+3Si = 4Cr+3Si02 (a)
[0031] Cr203+SiC = 2Cr+C0+Si02 (b)
[0032] 2Fe0+Si = 2Fe+Si02 (c)
[0033] 3Fe0+SiC = 3Fe+C0+Si (d)
[0034] (3)按計(jì)算比例配料：按所述步驟⑵計(jì)算得到的添加比例配制鉻礦與多晶硅廢 料的混合料；混合料中，硅鉻球：100份，鉻塊礦130份，Ca0>85%的石灰110份；硅鉻球中， 多晶硅切割廢料與鉻精礦的質(zhì)量比為22 :10,鉻精礦的Cr/Fe比為1. 82 ;鉻塊礦中Cr/Fe為 2. 1，Cr2O3的質(zhì)量百分含量為35. 69%。
[0035] (4)冶煉制得成品：將所述步驟⑶配制的所述混合料，均勻連續(xù)的投入礦熱爐 中，在冶煉時(shí)間240分鐘內(nèi)，向所述礦熱爐內(nèi)投加20噸所述混合料。所述礦熱爐的爐內(nèi)溫 度不低于1925K，最終使得所述礦熱爐內(nèi)的所述混合料料層表面形成保溫層，出鐵時(shí)讓電流 由100A下降50A保持5分鐘，為渣鐵分離提供時(shí)間，爐渣分析堿度在1. 65,鉻的回收率達(dá)到 86%，鐵的收率達(dá)到95%。這種情況下產(chǎn)出的中低碳鉻鐵中Cr彡52%，CS 2. 7%。
[0036] 其中，礦熱爐的電極為石墨電極。將礦熱爐的自焙電極換成石墨電極，降低產(chǎn)品中 的滲碳量。
[0037] 首先，將所述鉻精礦與所述多晶硅廢料混合后壓制成硅鉻球或硅鉻塊，可增加爐 況透氣性和材料利用率，降低粉塵；其次，混合料中配入高熔點(diǎn)的鉻塊礦，提高熔點(diǎn)，爐況中 形成冷料層、預(yù)熱層、還原層形成有效的保溫效果，實(shí)現(xiàn)埋弧冶煉。
[0038] 實(shí)施例2 :利用多晶硅廢料一步法冶煉中低碳鉻鐵的工藝，其包括如下步驟：（1) 測(cè)定鉻礦成分及含量；（2)計(jì)算鉻礦與多晶硅廢料的添加比例；（3)按計(jì)算比例配料；（4) 冶煉制得成品；
[0039] (1)測(cè)定鉻礦成分及含量，由表1所示；
[0040] (2)計(jì)算鉻礦與多晶硅廢料的添加比例：利用步驟⑴測(cè)得的結(jié)果，結(jié)合如下化學(xué) 反應(yīng)式計(jì)算鉻礦與多晶硅廢料的添加比例；化學(xué)反應(yīng)式如下：
[0041] 2Cr203+3Si = 4Cr+3Si02 (a)
[0042] Cr203+SiC = 2Cr+C0+Si02 (b)
[0043] 2Fe0+Si = 2Fe+Si02 (c)
[0044] 3Fe0+SiC = 3Fe+C0+Si (d)
[0045] (3)按計(jì)算比例配料：按所述步驟（2)計(jì)算得到的添加比例配制鉻礦與多晶硅廢 料的混合料；混合料中，硅鉻塊：100份，鉻塊礦130份，Ca0>85%的石灰130份；硅鉻塊中， 多晶硅切割廢料與鉻精礦的質(zhì)量比為22 :10,鉻精礦的Cr/Fe比為1. 82 ;鉻塊礦中Cr/Fe為 2. 1，Cr2O3的質(zhì)量百分含量為35. 69%。
[0046] (4)冶煉制得成品：將所述步驟（3)配制的所述混合料，均勻連續(xù)的投入礦熱爐 中，在冶煉時(shí)間250分鐘內(nèi)，向所述礦熱爐內(nèi)投加21噸所述混合料。