鉻粉礦冷壓球團(tuán)

目前，冶煉鉻鐵合金的主要原料是鉻塊礦和鉻粉礦。由于在冶煉過程中對爐料透氣性的要求，通常鉻塊礦更適合冶煉。但隨著當(dāng)代鉻鐵合金工業(yè)對資源的大量需求，適合直接入爐的鉻礦越來越少，價格也越來越高。與此同時，隨著鉻礦開采量的加大和原礦品位的降低，鉻粉礦的產(chǎn)出量越來越高。在冶煉方面，與鉻塊礦相比，鉻粉礦容易導(dǎo)致礦熱透氣性變差，不能直接入爐，但在其他方面有更優(yōu)于鉻塊礦的特點，比如品味高、價格低等。

鉻粉礦造塊是解決鉻粉礦應(yīng)用的一條有效途徑。由于鉻粉礦中Cr₂O₃的熔點高，一般不采用燒結(jié)工藝普遍使用的球團(tuán)工藝。加工方式有預(yù)熱與還原法、冷壓造塊和冷壓球團(tuán)法等，其中冷壓球團(tuán)法又以其工藝流程合理、加工設(shè)備簡便、能源消耗少及投資省、成本低等優(yōu)點，得到了廣泛的應(yīng)用。

1. 粘結(jié)劑的選擇依據(jù)

   粘結(jié)劑在鉻粉礦冷壓成球過程中起決定性作用，總體分為兩種，有機粘結(jié)劑和無機粘結(jié)劑。有機粘結(jié)劑主要有糖蜜、瀝青、腐植酸、羧甲基纖維、水溶性樹脂等。無機粘結(jié)劑主要有水泥、水玻璃、膨潤土、石灰等。通過大量的實驗，發(fā)現(xiàn)在通常情況下，無機粘結(jié)劑價格便宜，但常溫或中低溫強度較差。有機粘結(jié)劑價格比較高，常溫下粘結(jié)效果較好，但在較高溫度下有機物分解導(dǎo)致球團(tuán)強度急劇降低。因此在選擇粘結(jié)劑方面，綜合考慮到成本控制和成球效果因素。

   在鉻鐵合金生產(chǎn)中，入爐原料的鎂鋁比是一個關(guān)鍵的工藝指標(biāo)。爐渣中的Al₂O₃對爐渣粘度有影響，若渣中Al₂O₃過高，爐渣粘度增加，不利于排渣。但是Al₂O₃可以增加爐渣的電阻率，有利于電極深插，故又要求有一定的含量。冶煉鉻鐵合金的礦熱爐爐襯大部分為鎂質(zhì)爐襯，入爐的爐料中的鎂含量低，鋁含量高會導(dǎo)致爐料侵蝕爐襯，縮短礦熱爐的壽命。因此，在實際生產(chǎn)中要求爐料的鎂鋁比應(yīng)大于1. 在此基礎(chǔ)上，粘結(jié)劑應(yīng)該首先考慮含鎂粘結(jié)劑。

2. 實驗設(shè)計和方法

   選擇兩種含鎂物質(zhì)和一種含碳有機質(zhì)作為粘結(jié)劑，實驗礦粉選取土耳其礦粉和南非礦粉，共設(shè)計了10種方案。將鉻粉礦與粘結(jié)劑充分混合，使用自制壓樣磨具制成直徑20mm，高度20mm的圓柱體，室溫放置2天后進(jìn)行強度檢測。

3. 冷壓球團(tuán)抗壓強度檢測與分析

   使用可調(diào)氣氛高溫抗壓試驗機對試樣進(jìn)行常溫和高溫的強度檢測。該設(shè)備可在還原性、中性或氧化性氣氛下連續(xù)測量10個試樣，使用溫度為1500℃，短期可達(dá)1600℃。設(shè)備內(nèi)部結(jié)構(gòu)如圖1所示。

圖1

               1.加壓橫梁  2.傳感器  3.密封裝置  4.壓桿  5.電熱元件  6.試樣  7.載樣臺  8.動力裝置

   試樣的抗壓強度檢測分為常溫檢測和高溫檢測兩種，溫度分別為室溫25℃和高溫1000℃。無論是在常溫條件還是高溫條件下，試樣都有一定的強度，常溫抗壓強度能達(dá)到1.457MPa，高溫抗壓強度能達(dá)到1.352MPa。

4. 結(jié)論

（1）使用新型含鎂粘結(jié)劑加入量為5%時，冷壓鉻礦球團(tuán)的抗壓強度在常溫和1000℃時分別達(dá)到1.457MPa 和 1.352MPa，從實際應(yīng)用效果來看，這種強度完全能夠滿足人造塊礦直接入爐冶煉的需要。

（2）在鉻粉礦顆粒之間可形成含Ca或Na的低熔點化合物，可達(dá)到提高冷壓球團(tuán)強度的作用。

（3）不同級配的鉻粉礦搭配使用，能顯著改善冷壓球的致密度，進(jìn)而提高冷壓球團(tuán)的常溫和高溫強度。