[发明专利]一种利用冶金硅渣生产硅铁合金的方法

说明书

本发明公开了一种利用冶金硅渣生产硅铁合金的方法，将矿热炉的冶炼区域分为炉心区和围绕炉心区外侧的环形边缘区，将冶金硅渣与冶炼炉料混合均匀后作为炉心料，冶炼，扒除炉渣，浇注，精整去渣后即得硅铁合金；冶金硅渣中Si的含量大于30.0wt％，P、Al和Ca的含量分别小于0.02wt％、7.0wt％和7.0wt％，且冶金硅渣的加入量占炉心料和环形边缘料的总量小于18wt％。本发明的方法可采用冶金硅渣直接作为原料，实现了资源的再利用；通过利用冶金硅渣中的单质硅本身就是硅铁中硅组分的物质特性，减少了原料使用量和电耗；且无需新增设备投资，实施方便，具有显著的社会环保效应和重大的经济效益，实际应用前景广阔。

技术领域

本发明涉及硅铁冶炼技术领域，更具体的，涉及一种利用冶金硅渣生产硅铁合金的方法。

背景技术

硅铁合金是以硅石、炭质还原剂和铁料为原料炼制而成的铁和硅的合金，能够广泛应用于低合金结构钢、弹簧钢、轴承钢、耐热钢及电工硅钢中。硅铁合金的冶炼生产是由电极产生的电弧热以及与一定配比的炉料(硅石、炭质还原剂和铁料)产生的电阻热，熔融炉料，在高温条件下，用炭质还原剂中的炭夺取硅石(二氧化硅)中的氧，生成气态的一氧化碳通过料层从炉口逸出，从而将硅元素还原出来，与熔融的铁元素相遇生成硅铁的热化学反应进行冶炼生产。

在硅铁合金的冶炼生产过程中，生产1吨的硅铁合金产品需消耗大约2.9吨原材料和7800-8800千瓦时电能，且电能消耗和原材料成本占总成本的90％左右，因此，电能消耗和原材料成本的波动对硅铁冶炼成本的影响巨大。

另一方面，硅铁合金的冶炼工艺属于“无渣冶炼”类型，但是冶炼过程中原材料必然会带入氧化铝、氧化钙、氧化镁等杂质，所以在冶炼过程中大约会产生4％左右的冶金硅渣。冶金硅渣是硅铁合金和杂质的混合物，其中杂质包括少量的二氧化硅、氧化铝、氧化钙或被还原的单质钙。在现有技术中，冶金硅渣的处理方式为经人工破碎和筛选后，将分离出硅铁外售，余渣填满或堆放，该处理方式不仅劳动强度大，效率低，还会造成大量纯度不高的硅铁被丢弃，造成资源的浪费和潜在的环境污染。

综上所述，如何在现有研究的基础上，通过回收利用冶金硅渣，降低电能消耗和原材料成本及其波动对硅铁合金冶炼生产的影响，成为硅铁合金生产企业的重要课题，具有重要的理论和实际意义。

发明内容

针对现有技术的不足，本发明提供了一种利用冶金硅渣生产硅铁合金的方法。

本发明采用如下技术方案：

一种利用冶金硅渣生产硅铁合金的方法，将矿热炉的冶炼区域分为炉心区和围绕所述炉心区外侧的环形边缘区，将冶金硅渣与冶炼炉料混合均匀后作为炉心料，以冶炼炉料作为环形边缘料，冶炼，扒除炉渣，浇注，精整去渣后即得硅铁合金；

其中，所述冶炼炉料包括硅石、炭质还原剂和铁料，所述冶金硅渣中Si的含量大于30.0wt％，P、Al和Ca的含量分别小于0.02wt％、7.0wt％和7.0wt％，且所述冶金硅渣的加入量占所述炉心料和所述环形边缘料的总量比例小于18wt％。

需要说明的是，矿热炉内的冶炼区域划分为炉心区和环形边缘区，并不一定是实质结构的改变，可以只是放入的冶炼原料及其比例的不同而形成的区域不同。

此外，冶炼炉料中的炭质还原剂可以是兰炭，也可以是焦炭或其他碳质材料；铁料可以是钢屑或铁球团矿等铁质材料，只要能够满足生产需求即可。

在上述技术方案中，所述炉心料与所述环形边缘料的质量比为1：(2.0-2.8)，且所述炉心料中冶金硅渣的加入量小于55wt％。

进一步地，在上述技术方案中，所述炉心料与所述环形边缘料的质量比为1：(2.1-2.55)，所述炉心料中冶金硅渣的加入量为45.5-48.5wt％。