[发明专利]镍或镍合金回收冶炼的脱碳方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种镍及镍合金旧料回收再利用的生产方法，特别是一种主要采用泡沫镍对镍及镍合金旧料(包括废料、回收料、边角余料等)回收再利用的镍或镍合金回收冶炼的脱碳方法，属于金属精炼除杂领域。

背景技术

在现有技术中，泡沫镍是一种新型的金属材料。其具有三维网状结构，即其孔隙率高、比表面积大、活性物质容易填充等特性；与普通镍板相比，由于其比表面积大，同体积的材料不但表面吸附的氧多，锻烧后形成的氧化物也多。泡沫镍主要应用于电池电极材料、燃料电池、催化剂材料等，具体应用如下：

1.电池电极材料 

泡沫镍主要用于电池电极材料，特别用于NiMH电池，这种可充电电池广泛应用于手提电脑、手机、电动踏板车、电动自行车、混合动力汽车等。

2.燃料电池

熔融碳酸盐燃料电池通常的工作温度为550-700℃之间，泡沫镍可以成为熔融碳酸盐燃料电池的电催化剂。泡沫镍可以用于质子交换膜产电池(PEMFC)的两极极板改性材料、固体氧化物燃料电池(SOFC)的电极中继馈线、电解中电极材料（如在水电解剂环境中）。

3.催化剂材料

泡沫镍具有独特的三维网状结构特点，使其成为汽车催化剂转换器、催化燃烧、柴油车黑烟净化器的催化剂载体。发动机冷启动时，一氧化碳和碳氢化合物转化，由于热传导性质，泡沫镍催化剂载体则可能优越于陶瓷催化剂载体。从这种意义上来讲，泡沫镍可以与耐高温钢催化剂载体相比或比耐高温钢催化剂载体更优越。

4.其它应用

泡沫镍也可用于过滤器材料，处理流体中磁性粒子的磁流导体。其它应用包括应用于储氢媒介、热交换媒介等。

经检索未见泡沫镍用于镍及镍合金旧料处理的报导。

镍及镍合金因具有优良的机械、防腐和耐蚀等性能，已被广泛应用在航天、军工及特殊领域。由于镍价昂贵，所以在生产中常使用镍及镍合金旧料(包括废料、回收料、边角余料)进行回收再利用，以降低生产成本，提高经济效益。但是，因旧料表面一般都粘有油污或受到环境污染等因素的影响，故致使旧料的碳含量严重超标，如果回收后不进行脱碳处理直接投料冶炼，则无法生产出合格产品。

现有镍及镍合金旧料的除碳方法主要有：

1、碱洗处理法

由于镍及镍合金旧料表面残留机加过程的机油、车削液，使碳含量升高，利用碱洗的方法可以除去表面的油、车削液等，但此种方法很容易造成二次污染，操作也不方便。

2、氧化处理法

将镍及镍合金旧料放到电炉中加热到600℃以上，使得机油、车削液等碳化，产生的CO、CO₂挥发掉。此种方法虽然能除去大部分多余的碳，但同时也会出现一些其它问题，如镍锭中其它合金元素有可能被氧化形成氧化物夹渣，再熔炼时除不去仍无法生产出合格产品。

为此，必须寻找一种镍及镍合金旧料回收冶炼的脱碳方法来解决此问题。

发明内容

本发明的目的是提供一种镍或镍合金回收冶炼的脱碳方法，解决了现有技术中镍及镍合金旧料回收冶炼存在的容易造成二次污染，镍锭中其它合金元素被氧化再熔炼时除不去等问题。本发明工艺流程设计合理，操作简单，无二次污染，所用脱碳原料易得，在显著提高熔体除碳效果的同时，完全满足其它元素化学成分的标准要求。

本发明所采用的技术方案是：该镍或镍合金回收冶炼的脱碳方法包括回收的镍或镍合金旧料及真空感应炉，其技术要点是：将所述旧料放入真空感应炉的坩埚内，待全部旧料熔化后，测定镍或镍合金熔体中的含碳量，根据检测出的碳超标量，在含熔体的坩埚中加入需要量的经锻烧处理后的泡沫镍去除镍或镍合金熔体中多余的碳；在除碳过程中，采用电磁搅拌把产生的CO经真空除气排出，反应结束后进行化学成分在线检测，待镍或镍合金熔体中的含碳量达到标准值后浇铸，形成含碳量达标的铸锭；所需经锻烧处理后的泡沫镍的计算方法为：先确定镍或镍合金熔体中碳的超标量，根据碳的超标量确定需要的氧含量，之后选择氧含量达到要求的泡沫镍加入到合金熔体中。

经锻烧处理的所述泡沫镍经过800-1200℃锻烧，使泡沫镍表面形成1-3μm氧化镍，锻烧后的泡沫镍含氧量控制在2 wt %-10 wt % (wt为质量分数)。

经锻烧处理后的所述泡沫镍的厚度为1-80mm ，孔径为0.1-10mm，孔隙率为60-98% ，通孔率为≥98%，体积密度为0.1-1.2g/cm3 ，每英寸长度上的孔数为5-130PPI 。