一种含镍铬铁合金冶炼的方法 |
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| 申请号 | CN201710399073.6 | 申请日 | 2017-05-31 | 公开(公告)号 | CN107190139A | 公开(公告)日 | 2017-09-22 |
| 申请人 | 江苏省冶金设计院有限公司; | 发明人 | 任中山; 闫方兴; 徐刚; 陈佩仙; 曹志成; 吴道洪; | ||||
| 摘要 | 本 发明 涉及一种含镍铬 铁 合金 冶炼 的方法，该方法包括以下步骤：将磨细后的所述红土镍矿与铬铁矿粉、还原剂、粘结剂、 助熔 剂均匀混合后制得球团；球团放入转底炉中进行高温还原，得到 金属化 球团；金属化球团送入电炉中进行高温 熔化 分离，得到含镍铬铁合金。本发明通过铬铁矿和高镁型红土镍矿混合配料的方式，利用红土镍矿的易于成型特性，减少粘结剂的加入，将价格低廉且不易成型的铬铁粉矿进行成型，降低了生产成本；全部原料预先经过混合，配料较为均匀，缩短冶炼时间；球团在转底炉中经过高温预还原，有效降低电炉冶炼电耗；同时由于红土镍矿中Ni的引入，获得了含镍的铬铁合金，进一步获得了冶炼不锈 钢 的低成本原料。 | ||||||
| 权利要求 | 1.一种含镍铬铁合金冶炼的方法，其特征在于，包括以下步骤： |
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| 说明书全文 | 一种含镍铬铁合金冶炼的方法技术领域[0001] 本发明涉及铁合金冶炼领域，特别是一种含镍铬铁合金冶炼的方法。 背景技术[0002] 铬铁合金依照碳含量的不同可分为高碳、中碳、低碳以及微碳四类，主要用于生产特种合金，冶炼特种钢，如不锈钢、弹簧钢、工具钢等，因此能够广泛应用于航空、宇航、汽车、造船以及国防等工业领域。目前，常用于与镍铁合金一起冶炼300系不锈钢。铬铁合金的主流生产工艺为矿热炉工艺，采用优质块矿、焦炭或者烧结矿，在矿热炉内冶炼获得铬铁合金。该工艺矿热炉生产操作的一个要点就是要保证炉内良好的透气性，使炉况正常运行，因此无法或很少使用价格低廉的铬铁矿粉料，生产成本较高。此外，铬铁氧化物的全部还原在矿热炉内进行，使得冶炼电耗较高。 [0003] 矿热炉冶炼时，对熔分渣熔点和组分有一定的要求，如需要控制MgO/Al2O3比处于1.2左右，因此在冶炼时需要添加白云石、硅石等作为助熔剂。助熔剂从料管直接添加入炉，和矿原料呈多层分布，无法保障布料的均匀性，会造成物料偏析情况出现。此外，作为不锈钢的重要合金元素镍，当前市场上的铬铁合金中并不包含，而单独通过红土镍矿冶炼镍铁合金，又由于红土镍矿中的金属含量较低，造成能耗和生产成本均比较高。 [0004] 针对当前铬铁合金工艺生产过程中出现的问题，因此需要一种生产含镍铬铁合金的方法。 发明内容[0005] 针对上述问题，本发明的目的是提供一种含镍铬铁合金冶炼的方法。 [0006] 为达到上述目的，本发明采用如下技术方案： [0007] 根据本发明，提供一种含镍铬铁合金冶炼的方法，包括以下步骤： [0008] 步骤一：将红土镍矿进行磨细处理； [0009] 步骤二：将磨细后的所述红土镍矿与铬铁矿粉、还原剂、粘结剂、助熔剂均匀混合、加水进行压球成型处理得到球团；将所述球团进行干燥处理； [0010] 步骤三：将干燥后的所述球团均匀的放入转底炉中进行高温还原，得到金属化球团； [0011] 步骤四：将步骤三中的所述金属化球团在高温状态下装入保温料罐，送入电炉中进行高温熔化分离，得到含镍铬铁合金。 [0012] 进一步地，所述步骤一中磨细后的所述红土镍矿的粒度100目以下占所述红土镍矿总质量的80％以上。优选地，步骤一中磨细后的所述红土镍矿的粒度100目以下占所述红土镍矿总质量的90％以上。 [0013] 进一步地，铬铁矿粉的粒度均在100目(0.15mm)～16目(1mm)，其中100目(0.15mm)～32目(0.5mm)占比40％以上。 [0014] 进一步地，所述步骤二中所述红土镍矿、所述铬铁矿粉、所述还原剂、所述粘结剂、所述助熔剂按照以下重量份数进行混合：红土镍矿25-100份、铬铁矿粉100份、还原剂10-30份、粘结剂1-10份、助熔剂1-15份。 [0015] 进一步地，所述步骤二中所述红土镍矿、所述铬铁矿粉、所述还原剂、所述粘结剂、所述助熔剂按照以下重量份数进行混合：红土镍矿25-80份、铬铁矿粉100份、还原剂15-28份、粘结剂2-8份、助熔剂2-15份。 [0016] 进一步地，所述步骤二中所述红土镍矿、所述铬铁矿粉、所述还原剂、所述粘结剂、所述助熔剂按照以下重量份数进行混合：红土镍矿40-80份、铬铁矿粉100份、还原剂18-22份、粘结剂4-7份、助熔剂6-10份。 [0017] 进一步地，所述步骤二中将所述球团进行干燥处理至水分含量在3％以下。优选地，所述步骤二中将所述球团进行干燥处理至水分含量在2％以下。 [0018] 进一步地，所述步骤三中将干燥后的所述球团均匀的放入转底炉中，在1250℃-1400℃的温度下高温还原30-50min。优选地，步骤三中将干燥后的所述球团均匀的放入转底炉中，在1250℃-1400℃的温度下高温还原35-45min。转底炉的气氛为还原性气氛，例如一氧化碳、氢气。 [0019] 进一步地，在所述保温料罐中的所述金属化球团的温度为1120℃-1300℃。 [0020] 进一步地，所述步骤四中电炉的熔化温度为1500-2000℃，熔化时间为40-150min。优选地，步骤四中电炉的熔化温度为1700-1800℃，熔化时间为60-120min。 [0021] 进一步地，所述红土镍矿的MgO含量大于18％，Al2O3含量不大于5％。优选地，所述红土镍矿的MgO含量大于25％，Al2O3含量不大于3％。 [0022] 进一步地，所述铬铁矿粉的Cr2O3含量大于23％，TFe含量不大于25％。 [0023] 进一步地，所得的含镍铬铁合金中Cr的含量为30％～47％，Ni的含量为0.5％～2.5％，铁含量的范围为37％～48％。优选地，所得的含镍铬铁合金中Cr的含量为30％～ 45％，Ni的含量为0.5％～2.5％，铁含量的范围为41％～45％。 [0024] 进一步地，还原剂可以是含碳量在75％以上的兰炭或粉煤，将还原剂磨细，磨细后的还原剂的粒度200目以下占还原剂总质量的80％以上。优选地，磨细后的还原剂的粒度200目以下占还原剂总质量的85％以上。 [0025] 进一步地，粘结剂可以是膨润土；将粘结剂磨细，磨细后的粘结剂的粒度200目以下占粘结剂总质量的90％以上。 [0026] 进一步地，助熔剂可以是硅石；将助熔剂磨细，磨细后的助熔剂的粒度200目以下占助熔剂总质量的80％以上。优选地，磨细后的助熔剂的粒度200目以下占助熔剂总质量的90％以上。 [0027] 本发明通过红土镍矿、铬铁矿粉、还原剂、粘结剂、助熔剂的质量配比及粒度搭配，粗粒度的矿粉形成物料骨架，细的助熔剂物料作为填充剂，通过较细粘结剂将混合料连接起来，保证压制出的球团具有较好的强度。 [0028] 铬铁矿粉属于砂状物质，单独和还原剂难以成型。红土镍矿属于持水性较强物质，和水混合后具有一定的粘性，可作为粘结剂的补充，有效减少粘结剂膨润土用量；红土镍矿还提供较多的MgO，调整镍铬铁渣中的镁铝比(MgO与Al2O3质量比)，以调整镍铬铁渣成分。 [0029] 镍铬铁渣中的镁铝比的范围为0.7-1.3，优选范围为1.0～1.2。镁铝比的提高有利于电炉中深还原的进行，以提高铬的收得率。如果MgO含量过高，则提升铬铁渣的熔点，渣流动性变差，导致铬回收率下降。 [0031] 本发明的有益效果是： [0032] 本发明通过铬铁矿和高镁型红土镍矿混合配料的方式，利用红土镍矿的易于成型特性，减少粘结剂的加入，将价格低廉且不易成型的铬铁粉矿进行成型，降低了生产成本；全部原料预先经过混合，配料较为均匀，缩短冶炼时间；球团在转底炉中经过高温预还原，有效降低电炉冶炼电耗；同时由于红土镍矿中Ni的引入，获得了含镍的铬铁合金，进一步获得了冶炼不锈钢的低成本原料。 附图说明 具体实施方式[0034] 为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，下面结合附图及实施例，对本发明进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。 [0035] 实施例1 [0036] 本实施例使用的铬铁矿粉的Cr2O3含量为41.24％，TFe(总铁)含量为21.0％；红土镍矿的Ni的含量为1.70％，MgO含量为19.17％。 [0037] 取100份铬铁矿粉、40份红土镍矿、25份兰炭、3份膨润土、8份硅石，控制镁铝比为0.91。将红土镍矿磨细至100目以下的粒度占比83％；含碳量在75％以上的兰炭磨细至200目以下的粒度占比90％；硅石磨细至200目以下的粒度占比92％。 [0038] 如图1所示，步骤S100中，将上述原料按照以上设定配比混合原料，混合均匀后加入水分，使混合原料的水分为7％，之后进行压球成型处理得到球团。步骤S200中，压好的球团再经干燥脱水至水分为3％以下后，输送至转底炉进行高温还原。步骤S300中，在转底炉中，球团在1400℃高温下还原35min，出料获得的热态预还原球团装入保温料罐中，此时预还原球团的温度为1250℃。然后将预还原球团送至电炉进行熔化分离(步骤S400)，在1800℃下冶炼45min实现渣金分离，即获得含镍铬铁合金和炉渣。含镍铬铁合金的Cr的含量为43％～45％，Ni的含量为0.8％～1.1％，铁含量的为41.5％～42.5％。 [0039] 实施例2 [0040] 本实施例使用的铬铁矿粉的Cr2O3含量为41.24％，TFe(总铁)含量为21.0％，红土镍矿的Ni的含量为1.70％，MgO含量为19.17％。 [0041] 取100份铬铁矿粉、100份红土镍矿、18份兰炭、1份膨润土、10份硅石，控制镁铝比为1.20；将红土镍矿磨细至100目以下的粒度占比83％；含碳量在75％以上的兰炭磨细至200目以下的粒度占比90％；硅石磨细至200目以下的粒度占比92％。 [0042] 如图1所示，步骤S100中，将上述原料按照以上设定配比混合原料，混合均匀后加入水分，使混合料水分为10％，之后进行压球成型处理得到球团。步骤S200中，压好的球团再经干燥脱水至水分为2％以下后，输送至转底炉进行高温还原。步骤S300中，在转底炉中，球团在1280℃下还原50min，出料获得的热态预还原球团装入保温料罐中，此时预还原球团的温度为1120℃。然后将预还原球团送至电炉进行熔化分离(步骤S400)，在1700℃下冶炼80min实现渣金分离，即获得含镍铬铁合金和炉渣。含镍铬铁合金的Cr的含量为37％～ 39％，Ni的含量为2.1％～2.4％，铁含量的为44.5％～45.5％。 [0043] 实施例3 [0044] 本实施例使用的铬铁矿粉的Cr2O3含量为41.24％，TFe(总铁)含量为21.0％；红土镍矿的Ni的含量为1.70％，MgO含量为19.17％。 [0045] 取100份铬铁矿粉、60份红土镍矿、10份兰炭、2份膨润土、6份硅石，控制镁铝比为1.06。将红土镍矿磨细至100目以下的粒度占比80％；含碳量在75％以上的兰炭磨细至200目以下的粒度占比80％；硅石磨细至200目以下的粒度占比80％。 [0046] 如图1所示，步骤S100中，将上述原料按照以上设定配比混合原料，混合均匀后加入水分，使混合原料的水分为8％，之后进行压球成型处理得到球团。步骤S200中，压好的球团再经干燥脱水至水分为3％以下后，输送至转底炉进行高温还原。步骤S300中，在转底炉中，球团在1350℃高温下还原42min，出料获得的热态预还原球团装入保温料罐中，此时预还原球团的温度为1200℃。然后将预还原球团送至电炉进行熔化分离(步骤S400)，在1750℃下冶炼60min实现渣金分离，即获得含镍铬铁合金和炉渣。含镍铬铁合金的Cr的含量为40％～42％，Ni的含量为1.7％～1.9％，铁含量的为43％～44％。 [0047] 实施例4 [0048] 本实施例使用的铬铁矿粉的Cr2O3含量为41.24％，TFe(总铁)含量为21.0％；红土镍矿的Ni的含量为1.70％，MgO含量为19.17％。 [0049] 取100份铬铁矿粉、25份红土镍矿、20份兰炭、4份膨润土、1份硅石，控制镁铝比为0.79。将红土镍矿磨细至100目以下的粒度占比83％；含碳量在75％以上的兰炭磨细至200目以下的粒度占比90％；硅石磨细至200目以下的粒度占比92％。 [0050] 如图1所示，步骤S100中，将上述原料按照以上设定配比混合原料，混合均匀后加入水分，使混合原料的水分为8％，之后进行压球成型处理得到球团。步骤S200中，压好的球团再经干燥脱水至水分为3％以下后，输送至转底炉进行高温还原。步骤S300中，在转底炉中，球团在1250℃高温下还原30min，出料获得的热态预还原球团装入保温料罐中，此时预还原球团的温度为1200℃。然后将预还原球团送至电炉进行熔化分离(步骤S400)，在2000℃下冶炼40min实现渣金分离，即获得含镍铬铁合金和炉渣。含镍铬铁合金的Cr的含量为45％～47％，Ni的含量为0.7％～0.9％，铁含量的为37％～39％。 [0051] 实施例5 [0052] 本实施例使用的铬铁矿粉的Cr2O3含量为41.24％，TFe(总铁)含量为21.0％；红土镍矿的Ni的含量为1.70％，MgO含量为19.17％。 [0053] 取100份铬铁矿粉、40份红土镍矿、30份兰炭、10份膨润土、15份硅石，控制镁铝比为0.91。将红土镍矿磨细至100目以下的粒度占比83％；含碳量在75％以上的兰炭磨细至200目以下的粒度占比90％；硅石磨细至200目以下的粒度占比92％。 [0054] 如图1所示，步骤S100中，将上述原料按照以上设定配比混合原料，混合均匀后加入水分，使混合原料的水分为7％，之后进行压球成型处理得到球团。步骤S200中，压好的球团再经干燥脱水至水分为3％以下后，输送至转底炉进行高温还原。步骤S300中，在转底炉中，球团在1400℃高温下还原50min，出料获得的热态预还原球团装入保温料罐中，此时预还原球团的温度为1300℃。然后将预还原球团送至电炉进行熔化分离(步骤S400)，在1500℃下冶炼150min实现渣金分离，即获得含镍铬铁合金和炉渣。含镍铬铁合金的Cr的含量为39％～41％，Ni的含量为1.0％～1.2％，铁含量的为43％～45％。 [0055] 实施例1-5使用的铬铁矿粉产自南非。 [0056] 实施例1-5使用的铬铁矿粉的粒度均在100目(0.15mm)～16目(1mm)，其中100目(0.15mm)～32目(0.5mm)占比40％以上。 [0057] 实施例1-5使用的转底炉的气氛为还原性气氛，例如一氧化碳、氢气。 |
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