一种碳化铬的冶炼方法
技术领域
本发明涉及冶金技术领域，具体涉及一种碳化铬的冶炼方法。
背景技术
碳化铬作为金属性碳化物中，抗氧化能力最高的碳化物，具有高硬度、高弹性模量、耐化学腐蚀、高熔点、耐磨损、化学稳定性强等优点，其在冶金工业、电子工业、航空航天、耐高温涂层等领域都有应用。
而现有碳化铬生产方法有：一)、金属铬粉碳化法：以金属铬为原料制粉加入碳质(如：石墨粉)，在加入粘结剂(如：甲基纤维素)混合后制块，干燥后放入真空烧结炉中1500℃烧结制得碳化铬；二)、氧化铬碳热还原碳化法：采用三氧化二铬加入碳质(如：石墨粉)，在加入粘结剂，混料后制块，在真空炉中烧结制得碳化铬；这其中，每种方法也存在各自的问题：比如：金属铬粉碳化法中，用金属铬做碳化铬，铬金属回收率低，成本高；并且，金属铬的制备中，采用的是铝热还原法，其金属铝来源于化工生产的冶金三氧化二铝的电解，化工过程中会产生污水和赤泥；每吨金属铬产生0.645吨铝生产的污染；能耗高。
对于氧化铬碳热还原碳化法中，用三氧化二铬+石墨粉固态还原得到的产品游离碳高、产品成海绵状，不能满足部分市场需要；成本较高；
发明内容
针对现有技术中，碳化铬制备方法上的不足，本发明提供了一种碳化铬的冶炼方法，其采用电能加碳质还原剂生产碳化铬，能够降低生产成本；并且本发明的方法，相比于铝热法结合碳化法，铬金属回收率提高13％以上；并且相比于现有技术中，在铝热还原法冶炼金属铬的方法中的金属铝来源于化工生产的冶金三氧化二铝的电解，化工过程中会产生污水和赤泥；用电热碳还原法生产碳化铬，折合生产每吨铬减少0.645吨铝的消耗，同时减少0.345吨铝生产产生的污染；折合每吨金属铬降低能耗：一吨金属铬用铝热法生产能耗1.670吨标煤；(每吨氧化铝能耗0.46吨标煤，每吨电解金属铝能耗1.72吨标煤；生产一吨铝综合能耗2.589吨标煤；)为了能够做对比，计算电碳法生产一吨金属铬能耗1吨标煤；折合每吨金属铬能耗降低0.67吨标煤。
本发明的一种碳化铬的冶炼方法，包括以下步骤：
步骤一：
将冶金三氧化二铬和碳质按比例混合均匀，得到混合料；其中，碳质的质量为能够将冶金三氧化二铬中各个成分全部还原的质量的1.0～1.1倍；
步骤二：
把混合料放入电炉中，升温至1540-1850℃，进行电热碳化，得到碳化铬，还有副产物一氧化碳；
步骤三：
碳化铬下沉至电炉底部，取出，自然冷却至室温，得到碳化铬。
所述的步骤一中，冶金三氧化二铬，含有的成分及各个成分的质量百分比为：Cr2O3≥99％，Cr6+≤0.02％，SiO2≤0.15％，Fe2O3≤0.035％，余量为不可避免的杂质，其中，单个杂质的含量≤0.02％。
所述的步骤一中，碳质为活性炭、石墨粉、碳黑中的一种或几种的混合物。
所述的步骤二中，所述的电炉为直流电弧炉、交流电弧炉或等离子炉的一种。
所述的步骤二中，得到的副产物一氧化碳排出电炉，用于回收燃烧放热。
所述的步骤二中，所述的混合料优选为逐步加料，具体可以为分批加料，或连续不间断缓慢加料。
本发明的一种碳化铬的冶炼方法，其在电热碳化中，发生如下化学反应：
Cr2O3+3C＝2Cr+3CO
Cr2O3+CO＝Cr+CO2
7Cr+3C＝Cr7C3
23Cr+6C＝Cr23C6
3Cr+2C＝Cr3C2
SiO2+2C＝Si+2CO
Fe2O3+3C＝2Fe+3CO
本发明反应的副产物：一氧化碳向上溢出并燃烧放热；而还原产物碳化铬下沉，得到碳化铬。
本发明的一种碳化铬的冶炼方法，其相比于现有技术，其有益效果在于：
1、本发明直接采用冶金三氧化二铬进行碳化铬的制备，相比于，现有技术中，先采用冶金三氧化二铬经过铝热还原法制备金属铬，然后在进行金属铬粉碳化法制备碳化铬，本发明中铬金属回收率提高13％以上，而回收率的提高是因为铝热法产生的氧化铝渣中，会损失部分铬金属，其冶炼过程中的铬金属回收率仅为85～87％，而本发明的方法，铬金属的回收率达到98～100％；
2、在现有技术中，在铝热还原中的金属铝来源于化工生产的冶金三氧化二铝的电解，化工过程中会产生污水和赤泥；而本发明采用用电热碳还原法生产碳化铬，生产每吨铬减少0.645吨铝的消耗，同时减少0.345吨铝生产产生的污染；
3、折合每吨金属铬降低能耗：一吨金属铬用铝热法生产能耗1.670吨标煤；(每吨氧化铝能耗0.46吨标煤，每吨电解金属铝能耗1.72吨标煤；生产一吨铝综合能耗2.589吨标煤；)为了能够进行对比，计算电碳法生产一吨金属铬能耗1吨标煤；每吨金属铬能耗降低0.67吨标煤；
4、采用本发明的方法成本有所降低，对于具有较大产能的企业来说，提高了产品的的竞争力。
具体实施方式
以下实施例仅仅为本发明较佳的具体实施方式，其提供了能够使得本领域技术人员能够实现的本发明方案的手段，但是并不是对本发明的保护范围的限制。
以下实施例中，采用的原料和设备除非特殊说明均为市售。具体提到如下几种：
以下实施例中，采用的原料为冶金三氧化二铬，其批号为：A2A1170430-2-11，其比重为：1.76g/cm3，粒度为：1-40mm，采用的冶金三氧化二铬，其含有的成分几个成分的质量百分比如表1。
表1冶金三氧化二铬的含有的成分列表(质量百分比：％)
(二)还原剂
表2采用的原料炭的性质列表
以下实施例中，采用的设备为：直流电弧炉。
实施例1
1.将纯度＞99.0％、平均粒度为1-40mm的三氧化二铬100kg和含硫量＜0.01％、平均粒度为5-30mm的碳30.3kg，用混料机混合10分钟，得混合料；
2.电炉起弧后，将混合料逐步加入电炉中，冶炼温度大于1750℃使加入的物料全部化清；其中，混合料的逐步加料过程是为了采用埋弧加热减少热损，同时避免氧化铬存在固固、固气还原，物料一起加入电炉生产存在不能顺行的风险；
3.自然降温冷却至温度低于100℃后出炉得到碳化铬块，破碎包装，得到商品碳化铬。
对制备的碳化铬进行检测，其成分及各个成分的质量百分比如下表3。
表3实施例1制备的碳化铬的成分列表(质量百分比，％)
实施例2
1.将纯度＞99.0％、平均粒度为1-30毫米的三氧化二铬100kg和含硫量＜0.01％、平均粒度为5-30毫米的碳26.3kg，用混料机混合10分钟，得混合料；
2.电炉起弧后，将混合料逐步加入电炉中，冶炼温度大于1540℃使加入的物料全部化清；
3.倾倒入石墨模具自然降温冷却至温度低于100℃后出炉得到碳化铬块，破碎包装，得到碳化铬。
对制备的碳化铬进行检测，其成分及各个成分的质量百分比如下表4。
表4实施例2制备的碳化铬的成分列表(质量百分比，％)
成本计算例
碳化铬生产消耗，计算生产每吨碳化铬的原料成本：
表5碳化铬：用铝热法生产金属铬再碳化：
表6电热碳还原：1吨碳化铬
通过以上对比，本发明的一种碳化铬的冶炼方法，能够显著降低成本。
