铬矿的冶金性能分析与评价

铬矿的冶金性能分析与评价
时间：2005-05-12 作者：张明鑫来源：
∙关键字:铬矿,还原熔化性,差热法
∙内容简介:
铬铁生产有碳热还原法和硅热还原法，由于还原剂不同，两种工艺对矿石的还原性和熔化性的要求存在着一定差异。

碳热还原法用的铬矿的冶金性能可以从矿石还原温度、还原的完善程度、还原速度、还原过程矿石的熔化和成渣性能等几个方面来综合评价。

硅热还原法工艺中的还原反应是液一液反应。

铬矿与石灰成渣性能，特别是成渣温度对工艺影响极大。

铬矿的这些冶金性能大都可以通过试验手段得以测试。

常用的测试方法有如下几种：
A 矿相分析方法
铬矿是由复杂的多种矿物组成的集合体。

铬矿的还原熔化性能可以由其矿物组成、微观结构来确定。

矿相鉴定的内容包括尖晶石矿物晶粒大小的检测；矿物结构和晶体表面和内部缺陷、裂理发育的观测；通过光学手段判定其结晶构造等。

为了研究其矿物结构，必须将矿石破碎成一定粒度，采用物理手段使单矿物相互分离，然后按各种单矿物组成分析成分，测定其矿物组成。

铬矿中的脉石熔点普遍比较低，而尖晶石的熔点较高，铬尖晶石中的几种尖晶石熔点如下：
一般来说，晶粒大，结构致密，MgO/FeO的比值大，A12O3含量高的矿石还原熔化性能差。

B 差热分析法测试铬矿还原性
铬矿还原性的测试通常采用差热分析方法进行。

差热曲线的峰值温度，峰面积，峰高等数据和差热曲线的形状反映了各种铬矿的还原特性和难易程度，典型的铬矿还原过程差热曲线见图:
由图可见，在1000℃以下主要反应是结晶水的析出和碳酸盐等矿物的分解；在1200℃左右发生铬矿的固态还原。

铬的还原是强烈的吸热反应，差热曲线的曲率体现了还原速度。

还原性好的铬矿曲线峰值在1300℃左右出现，在稍高的温度下，则迅速达到峰值，接着很快降到基线附近。

而还原性差的铬矿吸热峰出现缓慢，
回落也比较缓慢。

有些铬矿差热曲线达到峰值以后稍有回落且不能回到基线水平，表明这些铬矿还原不彻底。

C 铬矿的还原熔化性
尽管各产地的铬矿中铬、铝、镁、铁等阳离子数相差较大，但是，在氧化性气氛中铬矿的熔点普遍很高，且熔点相差不大。

即使添加一定数量的酸性熔剂，铬矿石的熔化温度也在1800℃以上。

对一些高温熔化试验的试样进行矿相显微镜观察发现脉石和熔剂已经完全熔化，但铬尖晶石并未溶解在脉石和熔剂形成的熔渣中，只是表面出现一定程度的再结晶。

这充分说明铬尖晶石在酸性熔渣中的溶解是很困难的。

人们发现在还原气氛中铬矿石的熔化性能差别很大。

由于铬矿石的熔化几乎是与还原同时发生的。

因此，在矿热炉内铬矿的熔化性能不仅是指矿石熔化的性能，也包含了矿石的还原性能和矿石中的铬尖晶石在酸性熔渣中的溶解能力，即在冶炼过程中矿石被还原的能力和还原产物与脉石分离和成渣的性能。

为了充分反映各种铬矿石的性能差异，对晶粒未被破坏的铬尖晶石进行了还原和熔化性能测试。

在试样中添加适量熔剂和还原剂，试验观察到铬矿石的熔化性能发生很大改变，所有的铬矿熔化温度均降低到1800℃以下。

一些矿石的熔化温度降低幅度相当大。

这时，由高温下试样开始变形和熔化终了的温度区间可以清楚地反映不同矿石的熔化性和还原性。

下表为一些铬矿石还原熔化性测试数据，表中T0。

为仅添加石墨还原剂的试样熔化温度；T1为试样出现熔化变形的温度；T2为试样熔化后高度降低一半的温度；△T为T2与T1之差。

铬矿的成渣性与原料粒度、熔化气氛和铬矿的矿物结构有关。

氧化性气氛与还原性或惰性气体保护气氛下得到的数据差别极大。

这是因为在氧化气氛下铬氧化成六价铬，生成低熔点的铬酸钙，大大降低了铬矿和石灰熔体的熔化温度。

影响铬矿还原和熔化性能的因素有成分、脉石含量和矿物结构等。