Tài liệu Nghiên cứu khử sắt trong quặng cromit nâng cao môđun cr2o3 lên 3,5 cung cấp luyện fero-crom

Bé c«ng th−¬ng Héi KHKT ®óc luyÖn kim viÖt nam B¸o c¸o tæng kÕt §Ò tµi ngiªn cøu khoa häc vµ ph¸t triÓn c«ng nghÖ cÊp bé Tªn ®Ò tµi: “Nghiªn cøu khö s¾t trong quÆng cr«mit n©ng cao m«®un cr2O3/FeO lªn 3,5 cung cÊp cho luyÖn FEROCR¤M” C¬ quan chñ qu¶n: Bé c«ng th−¬ng C¬ quan chñ tr×: Héi KHKT §óc luyÖn kim ViÖt Nam Chñ nhiÖm ®Ò tµi: GSTS Phïng ViÕt Ng− 6847 15/5/2008 Hµ Néi, 1-2008 Bé c«ng th−¬ng Héi KHKT ®óc luyÖn kim viÖt nam B¸o c¸o tæng kÕt §Ò tµi ngiªn cøu khoa häc vµ ph¸t triÓn c«ng nghÖ cÊp bé Tªn ®Ò tµi: “Nghiªn cøu khö s¾t trong quÆng cr«mit n©ng cao m«®un cr2O3/FeO lªn 3,5 cung cÊp cho luyÖn FEROCR¤M” Hµ Néi, ngµy C¬ quan chñ tr× th¸ng 1 n¨m 2008 chñ nhiÖm ®Ò tµi Héi KHKT §óc luyÖn kim ViÖt Nam Chñ tÞch GS.TS Phïng ViÕt Ng− KS. Ph¹m ChÝ C−êng 1 më §ÇU Thùc hiÖn mét trong nh÷ng chøc n¨ng nhiÖm vô chÝnh cña Héi chuyªn ngµnh lµ tæ chøc nghiªn cøu, ®−a tiÕn bé khoa häc c«ng nghÖ vµo s¶n xuÊt gãp phÇn vµo sù ph¸t triÓn cña ngµnh, vµo sù nghiÖp c«ng nghiÖp hãa vµ hiÖn ®¹i hãa ®Êt n−íc, theo yªu cÇu cña Bé C«ng th−¬ng, Héi KHKT §óc LuyÖn Kim ViÖt Nam n¨m 2007 ®· thùc hiÖn ®Ò tµi: “Nghiªn cøu khö s¾t trong cr«mit Cæ ®Þnh n©ng cao m«®un Cr2O3/ FeO lªn 3,5 cung cÊp cho luyÖn Fero cr«m”. §Ó triÓn khai ®Ò tµi cã tÝnh khoa häc, thùc tiÔn cao vµ quan träng nµy Trung −¬ng Héi ®· giao cho GS.TS Phïng ViÕt Ng− - Phã Chñ tÞch Héi chñ tr× vµ ®· tËp hîp mét lùc l−îng ®«ng ®¶o c¸c nhµ khoa häc, c¸c nhµ chuyªn m«n Héi viªn cña Héi trong c¸c tr−êng §¹i häc, ViÖn nghiªn cøu thùc hiÖn c¸c néi dung nghiªn cøu vµ ®· hoµn thµnh nhiÖm vô ®Ò ra. Thay mÆt Trung −¬ng Héi KHKT §óc LuyÖn Kim ViÖt Nam chóng t«i xin ch©n thµnh c¶m ¬n Bé C«ng th−¬ng, c¸c Tr−êng vµ ViÖn nghiªn cøu ®· t¹o ®iÒu kiÖn hç trî vµ gióp ®ì nhãm nghiªn cøu hoµn thµnh ®Ò tµi ®−îc giao. Tham gia thùc hiÖn ®Ò tµi gåm c¸c Héi viªn, C¸n bé chÝnh sau ®©y: 1. GS.TS Phïng ViÕt Ng− 7. GS.TSKH Bïi V¨n M−u 2. TS. §Æng V¨n H¶o 8. Th.S. Bïi Thanh B×nh 3. KS. §Æng LÖ Hµ 9. TS. Vò ThÞ Chinh 4. KS. Ng« Xu©n Hïng 10. KS. Ph¹m §øc Th¸i 5. KS. Ph¹m ChÝ C−êng 11. KS. NguyÔn V¨n Nh−îng 6. KS. NguyÔn ThÞ Th¶o Cïng c¸c céng t¸c viªn 2 Ch−¬ng I. Tæng quan 1.1. TÝnh cÊp thiÕt cña ®Ò tµi ViÖt Nam cã nguån quÆng Cr«mit t−¬ng ®èi kh¸, lµ c¬ së nguyªn liÖu quan träng ®Ó ph¸t triÓn c«ng nghiÖp thÐp hîp kim chÊt l−îng vµ c¸c mÆt hµng cã gèc cr«m nh− bét mµu vµ bi cromat, g¹ch chÞu löa cao cÊp. Nh−ng quÆng cr«mit ViÖt Nam cã chÊt l−îng kh«ng tèt, hµm l−îng Cr2O3 kh«ng cao, mo®un Cr2O3/FeO thÊp (1,7 – 2,0) l¹i ë d¹ng h¹t mÞn < 1mm. V× vËy kh«ng thÓ dïng trùc tiÕp luyÖn fer« cr«m cao cung cÊp cho c«ng nghiÖp luyÖn thÐp hîp kim vµ chÕ t¹o c¸c mÆt hµng chøa cr«m cao cÊp. VÊn ®Ò cã tÝnh thêi sù, cÊp b¸ch ®Æt ra cho c¸c nhµ khoa häc vµ c«ng nghÖ tõ nhiÒu n¨m nay lµ lµm thÕ nµo ®Ó n©ng cao chÊt l−îng quÆng, ®Æc biÖt lµ n©ng cao mo®un Cr2O3/FeO lªn trªn 3,5 cung cÊp cho luyÖn fer« chÊt l−îng cao. §Ò tµi: “Nghiªn cøu khö s¾t trong quÆng cromit, n©ng cao mo®un Cr2O3/FeO cung cÊp cho luyÖn fer« cr«m” ®−îc Bé C«ng th−¬ng giao cho Héi KHKT ®óc luyÖn kim ViÖt Nam thùc hiÖn. 1.2. Môc tiªu cña ®Ò tµi Qua nghiªn cøu x¸c ®Þnh ®−îc quy tr×nh c«ng nghÖ khö bít s¾t, n©ng cao mo®un Cr2O3/FeO Cr«mit. Tõ ®ã ®Ò xuÊt c«ng nghÖ nÊu luyÖn fero cr«m phï hîp. 1.3. T×nh h×nh nghiªn cøu ë n−íc ngoµi vµ ViÖt Nam 1.3.1. T×nh h×nh nghiªn cøu ë n−íc ngoµi Trªn thÕ giíi tr÷ l−îng qu¨ng Cromit t−¬ng ®èi dåi dµo, kho¶ng 3,4 tû tÊn. Nh÷ng n−íc cã tr÷ l−îng lín lµ Nam Phi, Zimbabuª, Kazakstan, Mü, Ên §é còng lµ nh÷ng n−íc khai th¸c quÆng Cr«mit nhiÒu trªn thÕ giíi (b¶ng1). B¶ng 1: S¶n l−îng quÆng Cr«mit cña mét sè n−íc Nam Ên §é Phi x 1000 t 7.405 Kazakstan 2928 PhÇn Lan 549 3199 Zimbabuª 666 Brazil 300 Toµn thÕ giíi 16.400 3 ChÊt l−îng qu¨ng ®−îc ®¸nh gi¸ qua c¸c tiªu chÝ vÒ hµm l−îng Cr2O3, mo®un Cr2O3/FeO, hµm l−îng chÊt t¹p cã h¹i vµ cì h¹t quÆng. QuÆng giµu cã hµm l−îng Cr2O3 cao tõ 50 – 60% QuÆng trung b×nh cã hµm l−îng Cr2O3 45 – 50% QuÆng nghÌo cã hµm l−îng Cr2O3 30 – 44% QuÆng cã chÊt l−îng tèt lµ quÆng cã hµm l−îng Cr2O3 trªn 50%, mo®un Cr2O3/FeO 3-4 hµm l−îng S,P thÊp vµ ®é h¹t 10-50mm. QuÆng cã hµm l−îng Cr2O3 d−íi 50% mo®un Cr2O3/FeO < 2,5 chøa P,S cao, h¹t nhá mÞn d¹ng bét c¸m lµ quÆng chÊt l−îng thÊp. QuÆng cung cÊp cho luyÖn fer« lµ lo¹i chÊt l−îng, ®Æc biÖt ®Ó luyÖn fer« cr«m cao ®óng m¸c ®ßi hái chÊt l−îng cµng cao. QuÆng cromit cña nhiÒu n−íc nh− Nga, KazaksTan, Pakistan, Trung Quèc, Anbania cã hµm l−îng cr«m oxit tõ 51% - 60%, hµm l−îng s¾t oxit thÊp 8 – 12 % mo®un Cr2O3/FeO 3,0 – 4, ®é h¹t quÆng lín, d¹ng côc lµ lo¹i quÆng chÊt l−îng cao. QuÆng cromit cña Zimbabuª, Philippin v.v... sau khi tuyÓn còng cã chÊt l−îng. Riªng quÆng Cromit cña Nam Phi cã chÊt l−îng thÊp, sau khi tuyÓn cã hµm l−îng Cr2O3 49%, FeO 23% mo®un Cr2O3/FeO 2,1. Thµnh phÇn quÆng cr«mit cña mét sè n−íc nªu trong b¶ng 2. B¶ng 2. Thµnh phÇn quÆng cr«mit cña mét sè n−íc trªn thÕ giíi. N−íc SX Nam Phi Philippin Zimbabuª Albania Liªn x« (cò) Ên §é Thæ NhÜ Kú Trung Quèc Pakistan Thµnh phÇn % Cr2O3 FeO QuÆng tuyÓn QuÆng côc QuÆng tuyÓn QuÆng côc QuÆng tuyÓn QuÆng côc QuÆng tuyÓn QuÆng côc QuÆng côc QuÆng côc 49 44 47,9 47,6 54 53,5 47,9 42,0 51,1 40,5 23,2 25,39 14,94 14,4 10,8 17,23 12,7 14,7 12,1 15,5 Cr2O3 FeO 2,11 1,77 3,2 3,3 5,0 3,1 3,77 2,85 4,2 2,61 QuÆng côc QuÆng côc QuÆng côc 46,3 48,8 50,0 13,8 14,2 14,0 3,35 3,43 3,5 SiO2 Al2O3 MgO 2 4 12,1 6 1,6 1,5 7,5 11,4 5,0 4,0 12 16 18,2 18 13,1 13,7 8,3 6,0 9,0 9,0 7,44 5,6 5,5 10,4 12,66 10,0 4 P Cì h¹t 12 10 16,3 16,0 9,2 12,5 19,8 23,0 19,0 13,0 0,002 0,004 < 0,13 mm 12,5% < 12,7mm 80% < 1 mm 0,004 0,003 0,001 0,007 0,002 0,007 0,32 mm 80% < 12,7 mm 18,5 17,4 17,5 0,002 0,009 0,004 20 – 300 mm 89% 10-300 mm 75% < 12,7 mm 25% 25,4 mm 60% < 6,35 mm C¸c biÖn ph¸p n©ng cao chÊt l−îng quÆng ®Æc biÖt lµ n©ng cao hµm l−îng Cr2O3 gi¶m hµm l−îng FeO vµ c¸c chÊt t¹p kh¸c nh− SiO2, MgO, Al2O3 l−îng chñ yÕu lµ tuyÓn träng lùc vµ tuyÓn tõ, tuy nhiªn b»ng ph−¬ng ph¸p tuyÓn trªn chØ khö ®−îc mét l−îng rÊt h¹n chÕ nhÊt lµ s¾t, v× s¾t tån t¹i chñ yÕu ë d¹ng liªn kÕt víi Cr2O3 cho nªn kh«ng n©ng ®−îc chÊt l−îng, ®Æc biÖt lµ mo ®un Cr2O3/FeO. Mét sè nhµ nghiªn cøu ®· nªu ra h−íng n©ng cao mo®un cr«m b»ng c¸ch gi¶m bít s¾t theo ph−¬ng ph¸p nhiÖt ho¸. Tuy nhiªn cho ®Õn nay vÉn ch−a thÊy c«ng bè c«ng tr×nh kÕt qu¶ nghiªn cøu nµo vÒ h−íng nµy còng nh− c¸c kÕt qu¶ nghiªn cøu kh¸c ®−a vµo s¶n xuÊt. RÊt cã thÓ do nhiÒu n−íc trªn thÕ giíi cã quÆng chÊt l−îng tèt, cã thÓ nhËp khÈu kh«ng khã, quÆng l¹i ë d¹ng côc, viÖc khö s¾t cã nhiÒu khã kh¨n nªn ch−a ph¶i lµ vÊn ®Ò qu¸ bøc xóc; còng cã kh¶ n¨ng vÊn ®Ò ch−a gi¶i quyÕt cã hiÖu qu¶ hoÆc do bÝ quyÕt ngµnh nghÒ nªn ch−a c«ng bè trªn c¸c ph−¬ng tiÖn th«ng tin ®¹i chóng. 1.3.2. T×nh h×nh nghiªn cøu ë trong n−íc ViÖt Nam cã nguån tµi nguyªn cr«mit t−¬ng ®èi kh¸, tËp trung ë vïng má Cæ §Þnh Thanh Ho¸. Má cr«mit Cæ §Þnh lµ má sa kho¸ng ®· ®−îc th¨m dß tØ mØ cã tr÷ l−îng trªn 20 triÖu tÊn Cr2O3 vµ 3 triÖu tÊn Niken vµ Coban tr¶i dµi trªn mét diÖn tÝch réng 4 km dµi h¬n 10 km. Má cr«mit Cæ §Þnh ®· ®−îc khai th¸c tõ thêi Ph¸p thuéc (1930 – 1931), NhËt thuéc (1942 – 1943). Sau chiÕn tranh chèng Ph¸p x©m l−îc n¨m 1956 nhµ n−íc ®· x©y dùng xÝ nghiÖp khai th¸c vµ tuyÓn quÆng cr«mit Cæ §Þnh víi s¶n l−îng vµi v¹n tÊn/ n¨m do Trung Quèc thiÕt kÕ x©y dùng vµ tiªu thô s¶n phÈm. Sau n¨m 1986 do kh«ng tiªu thô ®−îc s¶n phÈm, qui m« khai tuyÓn thu hÑp dÇn. Nh÷ng n¨m gÇn ®©y chØ cßn C«ng ty cr«mit Cæ ®Þnh thuéc c«ng ty kim lo¹i mÇu Th¸i Nguyªn khai tuyÓn theo quy m« c«ng nghiÖp ngoµi ra cßn cã c«ng ty khai th¸c chÕ biÕn kho¸ng s¶n Thanh Ho¸ vµ ®oµn ®Þa chÊt B¾c Trung bé tæ chøc khai tuyÓn nhá thñ c«ng chñ yÕu ®Ó xuÊt khÈu vµ cho luyÖn fero cr«m trong n−íc. 5 QuÆng cr«mit Cæ §Þnh lµ quÆng sa kho¸ng mÞn, má lé thiªn, quÆng nguyªn khai cã hµm l−îng kho¶ng 4% Cr2O3. Sau khi tuyÓn ®·i quÆng cã thµnh phÇn trung b×nh nh− b¶ng 3 vµ b¶ng 4. B¶ng 3. Thµnh phÇn quÆng tinh cromit Cæ ®Þnh Thanh Ho¸ Thµnh phÇn % Thµnh phÇn % Cr2O3 45 – 51 Al2O3 11 – 13,5 FeO 21 – 24 MgO 10 – 13 SiO2 3-4 TiO2 0,3 – 0,6 Cr2O3/FeO 1,7 – 2,1 B¶ng 4. §é h¹t cña quÆng cr«mit Cè ®Þnh §é h¹t % §é h¹t % > 0,7 mm 0,05 – 1,1 0,07 – 0,25 mm 62,2 – 85,4 0,4 – 0,7 mm 0,36 – 14 < 0,07 mm 1,3 – 6,75 0,28 – 0,4 mm 7,3 – 22,4 QuÆng cr«mit Cæ §Þnh cã hµm l−îng Cr2O3 kh«ng cao, hµm l−îng FeO lín, mo®un Cr2O3/FeO thÊp, ®é h¹t qu¸ mÞn rÊt bÊt lîi cho qu¸ tr×nh luyÖn fer«, lµm g¹ch chÞu löa hay chÕ biÕn thµnh c¸c s¶n phÈm chøa cr«mit nh− bét mµu, bicr«mat v.v... C¸c nhµ khoa häc ViÖt Nam ®· cã nhiÒu c«ng tr×nh nghiªn cøu vÒ tuyÓn träng lùc, tuyÓn tõ, tuyÓn tõ vµ tuyÓn träng lùc kÕt hîp ®−îc thùc hiÖn ë C«ng ty kim lo¹i mµu Th¸i Nguyªn vµ mét sè viÖn nghiªn cøu vµ tr−êng ®¹i häc, nh−ng kÕt qu¶ kh«ng lo¹i trõ bít ®−îc s¾t n©ng mo®un Cr2O3/FeO lªn theo yªu cÇu cña luyÖn fer«. C¸c c«ng tr×nh nghiªn cøu trªn chØ khö ®−îc s¾t xuèng tíi møc FeO 20 – 21%, mo®un Cr2O3/FeO 2,6 – 2,7. KÕt luËn dïng ph−¬ng ph¸p tuyÓn th«ng th−êng kh«ng thÓ n©ng cao ®−îc chÊt l−îng quÆng cr«mit: Cr2O3 qu¸ 51% Cr2O3/FeO v−ît qu¸ 2,7 §¹i häc BKHN ®· nghiªn cøu th¨m dß kh¶ n¨ng thiªu oxy ho¸, thiªu KLH råi tuyÓn tõ cã kÕt qu¶ b−íc ®Çu. 6 ViÖt Nam ch−a cã c«ng tr×nh nghiªn cøu nµo kÕt hîp xö lý nhiÖt vµ ho¸ ®Ó khö bít s¾t n©ng cao mo®um Cr2O3/FeO. 1.4. S¬ ®å c«ng nghÖ nghiªn cøu Tõ ®Æc ®iÓm cÊu t¹o vËt chÊt cña quÆng Cromit Cæ ®Þnh vµ c¸c quÆng t−¬ng tù cña c¸c n−íc. C¸c ph−¬ng ph¸p khö bít s¾t n©ng cao mo®um Cr2O3/FeO trªn thÕ giíi vµ trong n−íc thÊy r»ng kh«ng thÓ dïng ph−¬ng ph¸p tuyÓn th«ng th−êng nh− tuyÓn träng lùc hay tuyÓn tõ ®Ó lo¹i trõ s¾t mµ ph¶i kÕt hîp xö lý nhiÖt biÕn s¾t oxit ë d¹ng hîp chÊt thµnh s¾t kim lo¹i råi tuyÓn tõ hay xö lý b»ng ho¸ chÊt míi khö ®−îc s¾t n©ng cao mo®um Cr2O3/FeO trong quÆng theo yªu cÇu ®Ó luyÖn fer«cr«m cao. V× vËy x¸c ®Þnh d©y chuyÒn c«ng nghÖ nghiªn cøu nh− s¬ ®å h×nh 1 sau ®©y: QuÆng cromit h¹t min Phô gia Than antraxit h¹t mÞn Phèi liÖu Thiªu kim lo¹i ho¸ Ho¸ chÊt NghiÒn Hoµ t¸ch B· s¶n phÈm LuyÖn Fero cr«m TuyÓn tõ Dung dÞch cã s¾t phÇn cã tõ T¸i sinh PhÇn kh«ng tõ (xö lý tiÕp) H×nh 1. D©y chuyÒn nghiªn cøu 7 (s¶n phÈm) LuyÖn Fero cr«m cao 1.5. Néi dung nghiªn cøu 1.5.1. Nghiªn cøu thµnh phÇn ho¸ häc vµ d¹ng tån t¹i cña kho¸ng vËt trong quÆng. 1.5.2. Nghiªn cøu chÕ ®é hoµn nguyªn kim lo¹i ho¸ quÆng cromit C§ 1.5.3. Nghiªn cøu tuyÓn tõ t¸ch s¾t trong quÆng ®· kim lo¹i ho¸ 1.5.4. Nghiªn cøu hoµ t¸ch s¾t trong quÆng cromit ®· kim lo¹i ho¸ 1.5.5. Tõ nghiªn cøu ®Þnh h−íng, thö nghiÖm trong quy m«, thÝ nghiÖm më réng 1.5.6. NÊu thö fer« tõ s¶n phÈm thÝ nghiÖm ®· khö bít s¾t . 1.6. ThiÕt bÞ vµ ph−¬ng ph¸p nghiªn cøu 1.6.1. ThiÕt bÞ nghiªn cøu - Nung hoµn nguyªn kim lo¹i ho¸ trong lß nung ®iÒu khiÓn tù ®éng, tù khèng chÕ nhiÖt ®é. MÉu thÝ nghiÖm ®ùng trong hép kÝn. - Lß tÇn sè c«ng nghiÖp 50 KWA vµ 100 KWA nåi graphit khèng chÕ tù ®éng. - Lß hå quang 100 KWA mét cùc - M¸y nghiÒn bÞ s¾t c«ng suÊt 0,5 – 1 kg vµ lo¹i 15 – 20 kg/mÎ - M¸y tuyÓn tõ −ít phßng thÝ nghiÖm ®iÒu chØnh tõ tr−êng tõ 500 – 3000 ostet M¸y tuyÓn tõ kh« vµ −ít më réng. - Hoµ t¸ch trong bé hoµ t¸ch khuÊy b»ng cÇn khuÊy 150 – 300 V/phót, cã b×nh æn nhiÖt khèng chÕ nhiÖt ®é tù ®éng. - MÎ lín hoµ tan trong b×nh hoµ tan ®un nãng ®iÒu chØnh nhiÖt ®é theo yªu cÇu thÝ nghiÖm . - VÒ viªn quÆng ®· lµm giµu trªn m¸y vÒ viªn φ 600 C«ng suÊt 10 kg/h. 1.6.2. Ph−¬ng ph¸p nghiªn cøu. - Ph−¬ng ph¸p thÝ nghiÖm: mçi mÉu ®Òu lµm 2 – 3 thÝ nghiÖm lÊy kÕt qu¶ trung b×nh - Mét sè thÝ nghiÖm lÊy mÉu ph©n tÝch ho¸, mét sè mÉu ph©n tÝch R¬nghen ®Ó x¸c ®Þnh cÊu tróc cña s¶n phÈm - Dïng ph−¬ng ph¸p thèng kª xö lý sè liÖu 8 Ch−¬ng II C¬ së lý thuyÕt cña qu¸ tr×nh xö lý nhiÖt råi tuyÓn tõ vµ tuyÓn hãa 2.1. Yªu cÇu nguyªn liÖu cho luyÖn ferocr«m cao. Cr«m lµ nguyªn tè quan träng ®Ó chÕ t¹o c¸c lo¹i thÐp hîp kim. Nã cã t¸c dông lµm t¨ng tÝnh chÊt c¬, lý, hãa cña c¸c lo¹i thÐp nh− t¨ng ®é cøng, ®é bÒn, giíi h¹n ch¶y, tÝnh ®µn håi, kh¶ n¨ng nhiÖt luyÖn, ®é bÒn ë nhiÖt ®é cao, tÝnh chÞu ¨n mßn vµ mµi mßn cña thÐp. Cr«m lµ nguyªn tè hîp kim kh«ng thÓ thiÕu ®−îc cña mét sè thÐp ®Æc tr−ng nh− thÐp chÞu nhiÖt, thÐp kh«ng rØ, thÐp chÞu axit, thÐp ®iÖn trë v.v… VÝ dô: ThÐp chÞu nhiÖt chøa 13 – 60% Cr lµ thÐp chÕ t¹o chi tiÕt tuèc bin h¬i vµ ®éng c¬ ph¶n lùc. ThÐp chÞu axit chøa 17,5 – 19% Cr vµ 8 – 11% Ni dïng chÕ t¹o c¸c lo¹i b¬m, c¸c chi tiÕt m¸y mãc dïng trong ngµnh hãa chÊt. ThÐp kh«ng rØ chøa 12% Cr, 8% Ni dïng rÊt réng r·i trong c«ng nghiÖp vµ trong ®êi sèng hµng ngµy. ThÐp hîp kim thÊp ®é bÒn cao, dïng trong chÕ t¹o m¸y, trong x©y dùng vµ trong cÊu t¹o cèng, c¸c c«ng tr×nh x©y dùng khung lín. ThÐp ®iÖn trë chøa 15 - 20% Cr vµ 60 - 80% Ni dïng trong c¸c thiÕt bÞ nung v× cã ®iÖn trë cao, chÞu nhiÖt, æn ®Þnh, chèng oxy ho¸ cao. §Ó s¶n xuÊt ®−îc c¸c lo¹i thÐp hîp kim chøa cr«m, cÇn thiÕt ph¶i s¶n xuÊt ra c¸c fer«cr«m víi hµm l−îng cr«m vµ c¸cbon kh¸c nhau Khi luyÖn thÐp kÕt cÊu cã thµnh phÇn cr«m thÊp vµ c¸cbon cao hoÆc luyÖn thÐp c«ng cô th−êng dïng lo¹i fer«cr«m thÊp vµ c¸cbon cao. Khi kuyÖn thÐp kÕt cÊu cã thµnh phÇn cacbon thÊp th× ph¶i dïng fer«cr«m cao, cacbon trung b×nh hay cacbon thÊp. Khi luyÖn c¸c lo¹i thÐp hîp kim chøa cr«m cao, vµ cacbon thÊp vÝ dô thÐp kh«ng gØ, thÐp chÞu nhiÖt, hîp kim ®iÖn trë vv… ph¶i dïng fer«cr«m cao cacbon thÊp. Nãi chung ferocr«m lµ hîp kim trung gian ®Ó luyÖn c¸c lo¹i thÐp hîp kim chøa cr«m. Tuú theo c¸c lo¹i thÐp cÇn luyÖn mµ chÕ t¹o c¸c lo¹i fer«cr«m cã hµm l−îng cr«m vµ cacbon kh¸c nhau. Xu thÕ chung lµ dïng c¸c lo¹i fer«cr«m cao chøa cacbon cao, trung b×nh hay cacbon thÊp ®óng m¸c tiªu chuÈn. 9 B¶ng 5. Thµnh phÇn cña c¸c lo¹i fer« cho luyÖn thÐp hîp kim Thµnh phÇn ho¸ häc Cr Mn Tû träng Kho¶ng nhiÖt ®é nãng ch¶y o C <1,5 <0,03 0,03 0,3 ∼7,0 1500-1650 >4,0-6,0 <1,5 0,05 0,3 ∼7,1 1350-1500 0,03 0,3 ∼6,7 1400-1500 C Si >6,0-10,0 Tªn gäi Ký hiÖu Fer«cr«m FeCr70C8 cacbon FeCr0C5 cao FeCr70C6Si >4,0-8,0 1,5-10 Fer«cr«m FeCr70C1 >0,5-1,0 <1,5 cacbon FeCr0C1.5 trung FeCr70C2 b×nh FeCr70C4 >2,0-4,0 Fer«cr«m FeCr70C01 <0,010 cacbon FeCr70C02 thÊp FeCr70C04 60-72 65-75 P S ∼ ∼7,3 >1,0-1,5 0,5 ∼7,2 1560-1600 >1,5-2,0 ∼ ∼7,1 1400-1500 <0,03 0,05 1360-1450 <1,5 <0,03 0,01 <0,020 < ∼ 1660-1690 0,5 7,35 1660-1680 <0,040 1600-1660 <0,060 1600-1650 FeCr70C10 <0,10 1660-1650 FeCr70C50 <0,50 1580-1650 FeCr70C06 65-75 §Ó luyÖn ®−îc c¸c lo¹i fer«cr«m cao cã hµm l−îng cacbon theo yªu cÇu, ®óng m¸c quy ®Þnh ph¶i cã nguyªn liÖu vµ c«ng nghÖ luyÖn phï hîp. VÒ c«ng nghÖ luyÖn hÇu nh− ®· ®Þnh h×nh : Khi luyÖn ferocr«m cacbon cao cã thÓ dïng quÆng cromit chÊt l−îng tèt phèi víi than hoµn nguyÖn vµ trî dung luyÖn trong lß hå quang cßn nÕu luyÖn ra fer«cr«m cacbon trung b×nh hay cacbon thÊp ph¶i dïng silico cr«m lµm chÊt hoµn nguyªn phèi víi quÆng tèt cïng trî dung luyÖn trong lß hå quang. BÊt cø trong tr−êng hîp nµo nguyÖn liÖu chÝnh ®Ó luyÖn fer«cr«m còng lµ quÆng cromit cã chÊt l−îng b¶o ®¶m, hµm l−îng Cr2O3 cao, tû sè mo®un Cr2O3/ FeO trªn 3 ; P,S thÊp. Th−êng víi quÆng cromit cã hµm l−îng Cr2O3 46 – 50%, mo®un Cr2O3/ FeO < 2,0 nhÊt lµ lo¹i quÆng vôn d¹ng c¸t, chøa MgO, Al2O3 qu¸ cao khã nãng ch¶y chØ phï hîp ®Ó luyÖn lo¹i ferocr«m thÊp. 10 V× vËy víi quÆng cã mo®un Cr2O3/ FeO thÊp, chøa s¾t cao buéc ph¶i cã biÖn ph¸p khö bít s¾t, n©ng cao mo®un Cr2O3/ FeO lªn > 3 gi¶m l−îng s¾t xuèng thÊp h¬n 10% vµ khi luyÖn ph¶i t¹o hÖ xØ phï hîp. 2.2. C¬ së cña qu¸ tr×nh hoµn nguyªn kim lo¹i ho¸ quÆng cr«mit Hoµn nguyªn kim lo¹i ho¸ quÆng cromit lµ b−íc ®Çu ®Ó khö bít s¾t n©ng cao mo®un Cr2O3/ FeO trong quÆng lªn ®¹t yªu cÇu luyÖn ferocr«m cao. Víi quÆng cromit cã hµm l−îng Cr2O3 46 – 50%, hµm l−îng s¾t «xit FeO 21 – 24%, mo®un Cr2O3/ FeO 1,7 – 2,1 ; kho¸ng vËt quÆng ë d¹ng cr«mit (FeO. Cr2O3) cromit bauxit hay cromit pinarit (Mg, Fe) (Cr, Al)2O4... muèn tho¶ m·n yªu cÇu luyÖn Ferocr«m cao buéc ph¶i khö bít s¾t, n©ng cao mo®un Cr2O3/FeO lªn > 3- 4. Muèn gi¶m bít s¾t kh«ng thÓ tuyÓn t¸ch b»ng c¬ häc, còng kh«ng thÓ tuyÓn t¸ch b»ng tõ hay b»ng ho¸ chÊt (qu¸ tèn kÐm v× ph¶i hoµ tan hÕt c¶ khèi quÆng). BiÖn ph¸p cã hiÖu qu¶ lµ biÕn s¾t «xit thµnh s¾t kim lo¹i hay s¾t «xit tõ tÝnh t¸ch khái liªn kÕt ho¸ häc víi c¸c «xit kh¸c sau ®ã dïng biÖn ph¸p tuyÓn tõ hay hoµ tan t¸ch s¾t ra. ViÖc biÕn s¾t hai oxit thµnh s¾t oxit tõ tÝnh γ Fe2O3 hay Fe3O4 vÒ lý thuyÕt cã thÓ thùc hiÖn ®−îc b»ng c¸ch «xy ho¸ quÆng cr«mit bét mÞn, FeO sÏ oxy ho¸ thµnh Fe3O4 råi thµnh Fe2O3 hay γ Fe2O3 (tõ tÝnh). Tuy nhiªn ®Ó khèng chÕ chØ oxy ho¸ thµnh Fe3O4 hay γ Fe2O3 lµ rÊt khã kh¨n v× khi bÞ oxi hãa FeO kh«ng chØ t¹o thµnh Fe3O4 hay γ Fe2O3 mµ cßn t¹o thµnh c¶ Fe2O3 cã tõ tÝnh rÊt yÕu. Cho nªn muèn thiªu thµnh Fe3O4 hay γ Fe2O3 ph¶i tiÕn hµnh CO hoµn nguyªn l¹i Fe2O3 thµnh Fe3O4 trong m«i tr−êng khèng chÕ CO+CO = 2 3-5 % rÊt chÆt chÏ vµ ph¶i lµm nguéi rÊt nhanh tr¸nh oxy ho¸ lai. V× thÕ tèt nhÊt lµ thiªu kim lo¹i ho¸ cr«mit trong m«i tr−êng hoµn nguyªn biÕn FeO thµnh Fe kim lo¹i t¸ch khái hîp chÊt cr«mit, sau ®ã b»ng tuyÓn tõ hay xö lý ho¸ chÊt t¸ch s¾t khái quÆng. Xem gi¶n ®å t¹o thµnh oxit cña c¸c kim lo¹i vµ O2 (h×nh 2) thÊy râ t¹o thµnh c¸c «xit s¾t ho¸ trÞ 2 hay ho¸ trÞ 3 ®Òu n»m bªn trªn «xit cr«m vµ c¸c 11 «xit kh¸c nh− magiª, nh«m, canxi, titan rÊt nhiÒu. §iÒu ®ã chøng tá oxit s¾t dÔ bÞ C hay CO hoµn nguyªn thµnh kim lo¹i h¬n c¸c «xit kh¸c ®Æc biÖt lµ «xit cr«m. §Æc ®iÓm nµy b¶o ®¶m khi thiªu hoµn nguyªn víi C hay CO «xit s¾t −u tiªn bÞ hoµn nguyªn thµnh Fe kim lo¹i t¸ch ra cßn «xit cr«m sÏ kh«ng bÞ hoµn nguyªn thµnh cr«m kim lo¹i. (Cho dï cr«m bÞ hoµn nguyªn thµnh kim lo¹i còng sÏ kh«ng cã tõ tÝnh vµ kh«ng tan trong ho¸ chÊt ®em xö lý). V× «xit s¾t trong cr«mit ë d¹ng hîp chÊt víi «xit cr«m vµ c¸c oxit magiª, oxit nh«m chø kh«ng ë d¹ng tù do hay ®¬n chÊt nªn khã bÞ hoµn nguyªn ra kim lo¹i s¾t h¬n. Theo kÕt qu¶ nghiªn cøu cña Batnager vµ t¸c gi¶, ®−êng hoµn nguyªn cña oxit s¾t ë d¹ng hîp chÊt n»m bªn trªn ®−êng hoµn nguyªn cña FeO nhiÒu. §iÒu ®ã chøng tá «xit s¾t ë d¹ng hîp chÊt khã hoµn nguyªn h¬n d¹ng ®¬n chÊt. Thùc tÕ ph¶i khèng chÕ nhiÖt ®é hoµn nguyªn cao vµ nång ®é chÊt hoµn nguyªn CO, H2 hay C cao h¬n (xem h×nh 4). H×nh 1. Quan hÖ gi÷a n¨ng l−îng tù do t¹o thµnh oxit ∆F0 vµ nhiÖt ®é t0C 12 Mét vÊn ®Ò quan träng trong qu¸ tr×nh hoµn nguyªn kim lo¹i hãa s¾t lµ t¸c dông cña phô gia. Qua rÊt nhiÒu nghiªn cøu cña c¸c nhµ khoa häc n−íc ngoµi còng nh− c¸c c«ng tr×nh nghiªn cøu cña t¸c gi¶ (1, 2, 3) phô gia Na2CO3, K2CO3, NaCl, NaF v.v… cã t¸c dông c−êng hãa qu¸ tr×nh hoµn nguyªn, t¨ng tèc ®é ph¶n øng vµ hiÖu suÊt hoµn nguyªn cña «xit s¾t. Thø tù t¸c dông tõ m¹nh ®Õn yÕu cña c¸c phô gia nh− sau: NaF – K2CO3 – Na2CO3 – CaCO3. C¸c muèi kiÒm cã t¸c dông c−êng hãa qu¸ tr×nh hoµn nguyªn kh¸ râ rÖt vµ m¹nh mÏ do ë nhiÖt ®é cao cacbonat kiÒm dÔ bÞ ph©n hñy thµnh MeO vµ CO2. MeCO3 → MeO + CO2 CO2 ho¹t tÝnh t¸c dông ngay víi C nãng t¹o thµnh CO khuyÕch t¸n vµo h¹t quÆng, hoµn nguyªn FeO thµnh Fe vµ CO2 bay ra, CO2 nµy gÆp than nãng ®á l¹i ch¸y vµ thµnh CO tiÕp tôc qu¸ tr×nh ph¶n øng hoµn nguyªn. MeO t¹o thµnh cã kÝch th−íc tinh thÓ bÐ h¬n oxit s¾t, l¹i cã ho¹t tÝnh vµ tÝnh kiÒm m¹nh h¬n oxit s¾t sÏ khuyÕch t¸n vµo trong tinh thÓ cã FeO, thay thÕ vµ gi¶i phãng nã lµm cho FeO cã ho¹t tÝnh cao dÔ hoµn nguyªn h¬n khi ë trong hîp chÊt. Khi dïng phô gia NaCl cßn cã t¸c dông t¹o thµnh khÝ HCl t¸c dông víi «xit s¾t t¹o thµnh FeCl2, FeCl2nµy gÆp H2 sÏ hoµn nguyªn thµnh Fe kim lo¹i tô l¹i thµnh nh÷ng h¹t riªng biÖt kh¸ dÔ t¸ch. Tuy nhiªn nÕu dïng NaCl sè l−îng nhiÒu sÏ g©y nªn sù ¨n mßn thiÕt bÞ. Sau khi hoµn nguyªn kim lo¹i hãa s¾t trong cromit cã thÓ dïng biÖn ph¸p tuyÓn tõ hay hoµ t¸ch ®Ó t¸ch s¾t ra khái quÆng. 2.3. C¬ së cña qu¸ tr×nh tuyÓn tõ t¸ch s¾t tõ quÆng cromit ®∙ thiªu kim lo¹i hãa. Sau khi thiªu kim lo¹i hãa quÆng cromit, c¸c chÊt t¹o thµnh quÆng tån t¹i d−íi d¹ng sau: S¾t phÇn lín tån t¹i d−íi d¹ng kim lo¹i, mét phÇn ch−a hoµn nguyªn kÞp tån d¹i d−íi d¹ng oxit trong liªn kÕt víi «xit cr«m, «xit magiª hay «xit nh«m. C¸c thµnh phÇn kh¸c nh− nh«m, canxi, magiª, silic ®Òu tån t¹i ë 13 d¹ng oxit liªn kÕt kh«ng hoµn nguyªn thµnh kim lo¹i. C¸ biÖt cã thÓ cã Ýt silic vµ cr«m bÞ hoµn nguyªn ra kim lo¹i nh−ng rÊt h¹n chÕ vµ kh«ng ®¸ng kÓ, còng kh«g g©y t¸c h¹i g× cho qu¸ tr×nh xö lý sau nµy. Trong c¸c thµnh phÇn t¹o thµnh trong quÆng cromit ®· kim lo¹i hãa chØ cã s¾t kim lo¹i lµ cã tõ tÝnh, cßn c¸c thµnh phÇn kh¸c kh«ng cã tÝnh chÊt nµy, do ®ã cã thÓ dïng tõ tr−êng ®Ó t¸ch s¾t ra khái khèi quÆng cromit ®· kim lo¹i hãa. §iÒu kiÖn ®Ó tuyÓn t¸ch s¾t: - V× tõ tÝnh cña s¾t rÊt m¹nh cho nªn kh«ng cÇn ph¶i dïng c−êng ®é tõ tr−êng m¹nh ®Ó tuyÓn t¸ch mµ chØ dïng tõ tr−êng yÕu ®Ó t¸ch s¾t. - Ph¶i gi¶i phãng c¸c h¹t s¾t ra d¹ng riªng biÖt hoÆc cã b¸m dÝnh c¸c h¹t quÆng kh¸c còng rÊt h¹n chÕ, do ®ã b¾t buéc ph¶i nghiÒn ®Õn cì h¹t mÞn hîp lý ®Ó t¸ch s¾t ra víi tû lÖ cao nhÊt. - Do c¸c h¹t s¾t kh«ng thÓ tån t¹i riªng biÖt mµ xen lÉn c¶ quÆng víi sè l−îng nhÊt ®Þnh mÆt kh¸c khi tuyÓn kh« sÏ kÐo theo c¸c h¹t quÆng kh¸c cì h¹t rÊt bÐ nªn rÊt khã t¸ch, lµm cho hiÖu qu¶ t¸ch thÊp. §Ó n©ng cao hiÖu qu¶ t¸ch chia ph¶i tiÕn hµnh tuyÓn tõ −ít nh»m lo¹i trõ c¸c h¹t chøa Ýt s¾t nhiÒu quÆng ra khái phÇn tõ tÝnh n©ng cao hiÖu qu¶ t¸ch còng nh− hµm l−îng s¾t trong phÇn cã tõ. Thùc tÕ chøng minh nghiÒn quÆng cµng mÞn, hiÖu qu¶ tuyÓn tõ cµng tèt. DÜ nhiªn còng kh«ng nªn nghiÒn qu¸ mÞn ¶nh h−ëng ®Õn n¨ng suÊt thiÕt bÞ vµ hiÖu suÊt thu håi Cr2O3. 2.4. C¬ së cña qu¸ tr×nh t¸ch s¾t trong cromit ®∙ KLH b»ng hãa chÊt Sau khi kim lo¹i hãa s¾t trong cromit cã thÓ dïng hãa chÊt ®Ó t¸ch khái s¶n phÈm kim lo¹i hãa, n©ng cao mo®un Cr2O3/FeO. §©y lµ ph−¬ng ph¸p ch¾c ch¾n cã hiÖu qu¶ khö s©u s¾t, ®−a mo®un Cr2O3/FeO lªn cao h¬n ph−¬ng ph¸p tuyÓn tõ v× hãa chÊt hßa tan s¾t tèt, triÖt ®Ó h¬n ®èi víi s¾t c¶ c¸c h¹t quÆng (trong khi tuyÓn tõ s¾t kim lo¹i vÉn b¸m bÊt cø c¸c h¹t kh«ng tõ nµo). Hãa chÊt ®Ó hoµ t¸ch s¾t gåm rÊt nhiÒu lo¹i : cã thÓ dïng axit hoÆc c¸c muèi cã t¸c dông víi s¾t kim lo¹i. Trong c¸c lo¹i hãa chÊt th−êng dïng cã c¸c axit 14 clohydric, axit sulfuaric... c¸c clorua nh− clorua am«n, clorua s¾t ba v.v... Tuy nhiªn chän hãa chÊt nµo lµm dung m«i còng ph¶i tho¶ m·n c¸c ®iÒu kiÖn sau ®©y : - Cã t¸c dông tèt víi s¾t, ®−a s¾t tan vµo dung dÞch mµ kh«ng t¸c dông víi c¸c thµnh phÇn kh¸c trong quÆng ®· kim lo¹i hãa nhÊt lµ Cr2O3. - Cã thÓ t¸i sinh ®−îc dung m«i, ®Ó quay vßng trong qu¸ tr×nh hoµ tan khö s¾t nh»m tiÕt kiÖm dung m«i, ®ì tèn phÝ mua hãa chÊt, t¹o nªn vßng s¶n xuÊt khÐp kÝn, chñ ®éng trong s¶n xuÊt. - Cã gi¸ rÎ, cã thÓ chÊp nhËn ®−îc, Ýt ¨n mßn thiÕt bÞ. - Ýt « nhiÔm m«i tr−êng, cã thÓ dïng biÖn ph¸p kü thuËt chèng « nhiÔm cã hiÖu qu¶, sinh ra s¶n phÈm phô cã thÓ biÕn thµnh s¶n phÈm cã h−íng sö dông tèt. Xem xÐt tÊt c¶ c¸c tiªu chÝ trªn, râ rµng clorua s¾t ba tho¶ m·n hÇu hÕt c¸c yªu cÇu cña mét dung m«i ®Ó t¸ch s¾t. Clorua s¾t ba lµ dung m«i hoµ tan tèt s¾t kim lo¹i mµ kh«ng hoµ tan bÊt cø thµnh phÇn hãa häc vµo trong quÆng cromit ®· thiªu kim lo¹i hãa. Trong ph©n tÝch hãa häc ng−êi ta còng dïng clorua s¾t ba ®Ó ph©n tÝch thµnh phÇn s¾t kim lo¹i trong hîp kim hay hçn hîp cã s¾t kim lo¹i. Ph¶n øng hoµ tan cña s¾t kim lo¹i víi dung dÞch clorua s¾t ba nh− sau : Fe + 2FeCl3 = 3FeCl2 Clorua s¾t hai tan vµo dung dÞch. HiÖu suÊt hoµ tan cña s¾t vµo dung m«i phô thuéc vµo ®é h¹t, nång ®é dung m«i, nhiÖt ®é, thêi gian vµ tèc ®é khuÊy trén, tû lÖ r¾n/láng. R α = f(d, CFeCl3, t, τ, n, L ). Trong ®ã: Fe α - HiÖu suÊt hoµ tan, %, (Fetan %) KL d – KÝch th−íc h¹t, mm ; CFeCl3 – Nång ®é dung m«i FeCl3, g/l; t – nhiÖt ®é, t0C; τ - Thêi gian, h; n – Tèc ®é khuÊy trén, vßng/phót ; R/L – Tû lÖ r¾n láng 15 Trong qu¸ tr×nh hoµ tan cÇn tiÕn hµnh ë ¸p suÊt th−êng kh«ng cÇn thiÕt ph¶i hoµ tan ë ¸p suÊt cao, phøc t¹p vÒ d©y chuyÒn c«ng nghÖ, vÒ thiÕt bÞ mµ phøc t¹p c¶ vÒ khèng chÕ, vËn hµnh, hÖ thèng nÊu nãng dung dÞch, vÊn ®Ò ®iÒu ¸p vµ tèn kÐm n¨ng l−îng. Víi ®èi t−îng quÆng cô thÓ cÇn tiÕn hµnh thùc nghiÖm ®Ó x¸c ®Þnh c¸c th«ng sè hoµ tan tèi −u trªn, kh«ng cã mét c«ng thøc chung cho bÊt cø lo¹i ®èi t−îng nµo. Dung m«i FeCl3 sau khi hoµ tan cã thÓ t¸i sinh b»ng c¸ch oxy ho¸ cho quay l¹i qu¸ tr×nh hoµ tan. 3 3 3 FeCl2 + 4 O2 + 2 H2O = 2 FeCl3 + Fe(OH)2 ↓ Hy®roxit s¾t hai dïng chÕ t¹o bét mµu. 16 Ch−¬ng III. KÕt qu¶ nghiªn cøu 3.1. Nghiªn cøu vÒ thµnh phÇn vµ d¹ng tån t¹i cña kho¸ng vËt trong quÆng cr«mit. Nguyªn liÖu: MÉu cr«mit ®−îc lÊy t¹i c«ng ty cr«mit Cæ ®Þnh thuéc c«ng ty kim lo¹i mµu Th¸i Nguyªn khai th¸c vµ tuyÓn ®·i. a. Thµnh phÇn: B»ng ph©n tÝch ho¸ häc mÉu lÊy theo tiªu chuÈn thÝ nghiÖm nghiªn cøu ®−îc thµnh phÇn kª trong b¶ng 6. B¶ng 6. Thµnh phÇn ho¸ häc quÆng cr«mit Cæ ®Þnh ®em nghiªn cøu Thµnh phÇn % Cr2O3 FeO Al2O3 SiO2 MgO CaO Cr2O3/FeO QuÆng nguyªn 45,91 23,35 9,76 5,51 8,45 0,4 1,7 b. D¹ng tån t¹i cña kho¸ng vËt quÆng: B»ng ph©n tÝch tia x (h×nh 3) x¸c ®Þnh d¹ng tån t¹i chñ yÕu cña c¸c kho¸ng vËt trong quÆng cr«mit nghiªn cøu lµ cr«mit (FeO, Cr2O3), cr«mit bauxit hay cr«mit picotit (Fe, Mg) O. (Cr,Al)2O3 nghÜa lµ s¾t tån t¹i trong quÆng chñ yÕu ë d¹ng FeO liªn kÕt víi c¸c «xit cr«m vµ c¸c «xit kh¸c ®Æc biÖt lµ Al2O3 vµ MgO. c. §é h¹t cña quÆng: §é h¹t cña quÆng ®−îc ph©n tÝch qua r©y B¶ng 7. §é h¹t cña quÆng cr«mit C§ §é h¹t (mm) % §é h¹t (mm) % > 0,7 mm 1 0,1 – 0,25 30,6 0,4 – 0,7 3 0,074 – 0,1 48,1 0,28 – 0,4 11 < 0,074 6,3 17 3.2. KÕt qu¶ nghiªn cøu vÒ hoµn nguyªn kim lo¹i hãa. Nguyªn liÖu kim lo¹i hãa gåm quÆng cromit, than antraxit vµ phô gia. Than antraxit cã vai trß lµ chÊt hoµn nguyªn kim lo¹i hãa, phô gia cã t¸c dông c−êng hãa qu¸ tr×nh hoµn nguyªn vµ tËp hîp s¾t ®· hoµn nguyªn ra. Than hoµn nguyªn: Dïng than antraxit M¹o – Khª cã thµnh phÇn nh− b¶ng 8 B¶ng 8 . Thµnh phÇn than hoµn nguyªn Thµnh phÇn Hµm l−îng % C ChÊt bèc Tro S 85,5 5,5 8,8 0,7 B¶ng 9. Thµnh phÇn tro cña than Thµnh phÇn SiO2 MgO Al2O3 CaO FeO Hµm l−îng % 52,2 0,8 31,47 2,15 16,14 Do quÆng ®· ë d¹ng bét mÞn chØ cÇn gia c«ng xuèng d−íi 0,2 mm, than ®−îc nghiÒn xuèng cì h¹t d−íi mét ly. Nguyªn liÖu ®−îc c©n ®ong theo tû lÖ, trén ®Òu n¹p vµo hép cã n¾p ®Ëy cho vµo lß nung. Lß cã hÖ thèng khèng chÕ nhiÖt ®é tù ®éng, ®iÒu chØnh c¸c chÕ ®é nung theo yÒu cÇu cña viÖc nghiªn cøu. Sau mçi thÝ nghiÖm mÉu ®−îc ®Ó nguéi, chèng oxy hãa l¹i, lÊy mÉu ra gia c«ng theo yªu cÇu vµ ®em ph©n tÝch s¾t ®· kim lo¹i ho¸. Nghiªn cøu chÕ ®é thiªu kim lo¹i ho¸ ë ®©y tËp trung nghiªn cøu ¶nh h−ëng cña c¸c nh©n tè chØnh ®Õn suÊt kim lo¹i ho¸ lµ tû lÖ than, nhiÖt ®é, thêi gian nung. §Ó ®¸nh gi¸ ®é kim lo¹i ho¸ cña s¾t dïng c«ng thøc sau ®©y ®Ó tÝnh Fe α = Fe Kl x 100% tæng Trong ®ã: α - ®é kim lo¹i ho¸, %; FeKL – S¾t ë d¹ng kim lo¹i; Fetæng – S¾t tæng Sau khi kim lo¹i ho¸ ph©n tÝch s¾t ë d¹ng kim lo¹i vµ s¾t tæng ®Ó tÝnh ®é kim lo¹i ho¸ cña s¾t. 18 3.2.1. Nghiªn cøu ¶nh h−ëng cña tû lÖ than ®Õn ®é kim lo¹i ho¸. Gi¶n ®å hoµn nguyªn oxit s¾t trong cromit vµ cromit bauxit nh− h×nh 4. Kim lo¹i ho¸ cña s¾t oxit trong cromit vµ cromitbauxit n»m phÝa trªn ®−êng hoµn nguyªn cña FeO trong gi¶n ®å cµng cua (h×nh 4). §iÒu ®ã ®ßi hái m«i tr−êng hoµn nguyªn vµ nhiÖt ®é hoµn nguyªn cao h¬n tr−êng hîp hoµn nguyªn FeO ®¬n thuÇn. Theo tÝnh to¸n ®Ó kim lo¹i ho¸ hÕt s¾t trong quÆng cr«mit cÇn phèi kho¶ng 6% than antraxit. Do bÞ ch¸y hao, do hoµn nguyªn ë thÓ r¾n viÖc tiÕp xóc gi÷a chÊt hoµn nguyªn vµ b¶n th©n quÆng rÊt khã kh¨n vµ ®Ó chèng oxy ho¸ l¹i sau khi nung nªn phèi víi tû lÖ than gÊp r−ìi thËm chÝ gÊp 2 lÇn lµ 8%, 10% vµ 12 %. §· tiÕn hµnh nghiªn cøu hoµn nguyªn víi c¸c tû lÖ than kh¸c nhau ë nhiÖt ®é 1150 0C (trong thêi gian 120 phót) ®−îc kÕt qu¶ nh− b¶ng 10. 19