[发明专利]一种生产铁硫合金的方法

说明书

本发明涉及一种生产铁硫合金的方法，属于有色冶金技术领域。将冰铜吹炼过程产出的吹炼渣、硫铁矿和煤基还原剂送入侧吹贫化转炉，在温度为1150℃～1300℃进行一段弱还原熔炼，弱还原熔炼结束排渣后得到溶解了冰铜的Fe‑S‑O熔体；将得到的溶解了冰铜的Fe‑S‑O熔体在温度为1150℃～1300℃进行二段强还原熔炼，制备得到铁硫合金。本发明制备得到的铁硫合金为Fe‑FeS合金，利用吹炼热渣为主要原料来生产铁硫合金，综合回收了吹炼渣里的有色金属和黑色金属，能耗低，合金的加工成本低。

技术领域

本发明涉及一种生产铁硫合金的方法，属于有色冶金技术领域。

背景技术

(1)炉结的形成与消除

以硫化铜矿为原料炼铜的过程本质是分步提高氧势降低硫势脱除脉石、铁和硫，制取粗铜。现代铜冶金的发展趋势是富氧强化熔炼，由于体系氧势高、冶炼强度大、铜锍品位高，在将炉料中的铁元素以造铁橄榄石渣的形态脱出的过程中，FeO被氧化为Fe₃O₄的反应必然会发生，Fe₃O₄的熔点高(1597℃)在渣中以Fe-O复杂离子状态存在，当其量较多时，会使炉渣熔点升高，比重增大，恶化了渣与锍的沉清分离。当熔炼渣送入沉降电炉，熔体中的Fe₃O₄会部分析出沉于炉底形成炉结，炉结的组成除了磁性氧化铁外，还含有镁铬尖晶石和铜镍钴的氧化物，镍钴也会以原子取代的方式固溶在磁性氧化铁中。

沉降电炉炉结厚度维持在200mm～300mm对保护炉底有利。如果炉结增厚会减少电炉有效容积，还会堵塞排锍口，危害沉降电炉的正常操作。用还原硫化技术消除炉结的传统方法是向熔池中加入黄铁矿、高品质铜精矿、生铁、硅铁、碳化硅、焦炭、煤、油类还原剂、天然气、酸性或者碱性熔剂等这些物质的一种或几种，加入的方式分为炉顶撒入、用溜槽随熔炼渣带入、用喷枪插入熔池喷入这几种方式。受限于沉降电炉的结构以及加入物的理化性质，这些方法缺陷明显：

生铁、硅铁比重大能够穿越熔渣层和熔锍层沉到底部炉结，对Fe₃O₄进行还原，但不具对炉结中的铜镍钴氧化物进行造锍的能力。生铁、硅铁熔点高，在沉降电炉的操作温度下熔化缓慢，反应速率低，另外，用生铁来消除炉结，会在炉结层产生深坑，不利整体消除炉结。

碳化硅、焦炭、煤无需熔剂的参与能够对炉结中的Fe₃O₄进行还原，但这三种物质的比重小，在熔体中会浮于上层，难以接触到炉结，为了获得良好的反应动力学条件，需要用气体搅动熔池或者用插入式喷枪将这三种物质送到炉底，但不可避免的是引起熔体喷溅在炉壁炉顶产生严重的结瘤，同时也干扰了渣锍静置沉降分离的环境，导致电炉弃渣含有价金属高。

黄铁矿、高品质铜精矿里的硫化亚铁需要借助硅石熔剂的参与，才能对炉结中的Fe₃O₄进行还原。由于硅石的比重小于熔渣的比重，黄铁矿和铜精矿也沉不到炉底，因此也需要借助压缩风良好地搅动熔池才能利用黄铁矿、铜精矿消除炉结。

用柴油、天然气作为还原剂消除炉结，需要用喷枪将柴油或者天然气送到炉底，生产上出现的问题是熔渣喷溅致使炉壁炉顶结瘤，喷枪烧损严重，枪位控制不准，Fe₃O₄的还原率低。

生产上也会采用降低熔渣面，尽量让熔渣与炉结接触，同时下移电极提高电炉功率升炉温，依靠过热熔渣来化炉结。这种措施只能消除电极区下方有限区域的炉结，能耗高，熔化物排放比较困难。

周期性停炉，排空熔体，由人工进入电炉内清理炉结被实践证明是更可靠的做法，但这种做法停炉时间长，难以利用机械化设施，人工劳动强度大，清理炉结对炉内衬有损伤。

如果采用比重大、熔点低并且具有还原和硫化作用的铁硫合金，来高效、安全地消除在沉降电炉炉底形成的过厚炉结，就具有现实意义。

(2)铁硫合金的性能