[其他]低氧鉻粉的生產方法

在審

• 申請號: 101987000005359
• 申請日: 1987-08-05
• 公開（公告）號: CN1004637B
• 公開（公告）日: 1989-06-28
• 發明（設計）人: 葉龍基;朱京;曾志龍;王水;潘德明
• 申請（專利權）人: 北京有色金屬研究總院
• 代理公司: 北京市第三專利代理事務所
• 代理人: 母宗緒;張永虎

一種還原脫氧制取低氧鉻粉的生產方法。以電解鉻粉為原料，以氫等離子體為加熱熱源和還原劑。等離子體的工作氣體及原料的載氣均為氫氣。電解鉻粉的粒度為３－６０微米。還原脫氧溫度為１５００－４０００℃。產品粒度小于２００目，含氧量小于０．２％，含碳量低。可作為金屬陶瓷、耐磨耐蝕的涂層材料的原理，尤其是可作為機械合金化高溫合金的原料，本法工藝和設備簡單，成本低，生產周期短，可連續生產，處理量大，鉻粉的總回收率高達９９％。

本發明涉及用氫等離子體法生產低氧鉻粉的工藝方法，更確切地說是一種鉻粉還原脫氧的精煉方法。

鉻粉除用于高溫合金外，還用作金屬陶瓷、耐磨耐蝕的涂層材料、電子工業上的蒸發材料以及制備具有抗氧化能力的開關觸點合金的添加劑。更為重要的是作為機械合金化高溫合金的重要原料。

目前制取鉻粉的主要方法是用鉻酸鹽的水溶液電解，但電解鉻粉的氧含量一般很高（0.7-1.0%，重量百分數，以下不特別指明，均為重量百分數），含碳量也不合乎上述用途的要求。為了獲得作為上述用途的鉻粉，必須對電解鉻粉作進一步的精煉還原脫氧。

已有的電解鉻粉的還原脫氧方法有以下四種：（1）在氫氣流中高溫精制;（2）真空加熱脫氣去氧;（3）碘化精制;（4）區域熔煉。除了第一種方法外，其他三種方法均由于處理成本高、處理量小以及提純后的產品不是粉狀而未得到廣泛應用。

US4，148，628提出了一種生產金屬鉻的工藝方法。以三氧化二鉻和碳黑、石墨以及石油焦為原料，將三氧化二鉻與碳黑、石墨及石油焦中的任何一種混合制成細粉，再加入粘合劑制成大小平均為0.01-3.0毫米的顆粒，最好是0.01-1.0毫米的顆粒;用氫、甲烷或它們的混合物，將其送進等離子體中，在1200℃以上將三氧化二鉻還原成金屬鉻;等離子體的工作氣體是氬或氬-氫、氬-甲烷及氫-甲烷中的任何一種混合氣體;生成的金屬鉻含有0.5-3.0%的氧和0.5-3.0%的碳，因此需進一步精煉。精煉用兩種方法進行。第一種方法是將產品磨成粉，加碳和粘合劑制成團塊，將團塊放入真空爐中，保持溫度在1200°-1500℃之間，壓力為0.1-20托，在固相進行還原;第二種方法是將該團塊放在等離子爐內用水冷卻的容器中，在保護氣氛下用等離子體焰加熱團塊，在熔融狀態下還原。兩種精煉方法得到的產物還需要脫碳處理，即在沒有氫存在的條件下于等離子爐中加熱進行氧化脫碳。

A.H.Sully（“CHROMTUM”second edition，P67，1967，London Butterworths）在1500℃用氫還原，以除去鉻粉中的氧，原料鉻粉的粒徑在152-635微米之間為宜。如果使用更細的鉻粉，會導致鉻粉的燒結，影響氫的擴散，同時也得不到粉狀產品;若原料的顆粒太大（大于1000微米）或者舟中鉻粉層的厚度超過1毫米，均不能很好地脫氧。

H.T.Greenaway等（Journal of the institute of metal，Vol.83，121-125，1954-55）用氫氣脫除鉻粉中的氧時以高頻感應爐加熱，能夠快速加熱和冷卻，故可減少低溫時鉻粉重氧化反應的發生，但也存在原料粒徑受限制的問題。

J.Kroll等（εlectrochem.Soc.，97，258-264，1950）用65目的電解鉻粉（含有1%的三氧化二鉻，即含氧0.31%）為原料，用氫還原脫氧，還原脫氧溫度為1000℃，時間長達三天，其產品的氧含量為0.063%，產品有部分燒結。

總之，對電解鉻粉用豎式或臥式的電熱管式爐、高頻感應爐加熱通氫還原脫氧精煉的方法需時長、處理量小、效率低;在高溫下產品鉻粉易產生嚴重燒結;而且高溫下鉻粉顆粒表面熔化，還原劑氫不易滲入其內部。在高溫反應區氫氣還原脫氧，而在低溫區反應產物水又將產物鉻粉重新氧化，即存在再氧化的危險;不能生產出小于200目的含氧、含碳低的符合上述用途的鉻粉;在高溫下反應器石英材料可被氫還原為SiO，污染產品鉻粉。

US4，148，628的鉻的精煉方法需脫氧、脫碳兩個工藝步驟，工藝復雜，不能連續生產，成本高，生產出的精煉鉻粉氧含量雖低，但碳含量高，不能得到符合上述用途的小于200目的鉻粉。