[发明专利]用于炼钢含镍铜的硅基铁合金及制备方法

说明书

技术领域

本发明的用于炼钢含镍铜的硅基铁合金及制备方法，属于化学冶金技术领域。

背景技术

镍、铜是炼钢主要合金化元素物质，广泛用于耐候钢、结构钢、不锈钢等钢种的合金剂。目前，炼钢镍、铜合金化的镍、铜，都用纯金属。由于这两种物质生产工艺复杂、高能耗、高污染、高成本的金属。因此，价格昂贵，增加炼钢成本。現在已有镍铁合金用于炼钢镍合金化，它所用原料只限于氧化镍矿。由于原料限制使镍铁价格较贵；市场也有铜铁合金，它是一种合金，而不是炼钢炉料；也有镍铜铁合金，它用镍铜废料经二次熔化制成。现在生产镍和铜都是用火法熔炼，所用原料都为硫化矿，不能用氧化矿。

现有硅基铁合金都不含镍和铜，只用于炼钢的脱氧和脱硫，尚缺炼钢在脱氧脱硫同时，实现镍铜合金化的材料。

发明内容

本发明的目的在于用镍铜的硫化矿和氧化矿作原料,在矿热炉中用还原法生产一种含镍、铜的硅基铁合金，用于炼钢脱氧、脱硫和镍、铜合金化的复合铁合金，替代纯金属镍和铜，达到节能减排，降低炼钢成本的目的。

本发明含镍、铜的硅基铁合金的制备方法，将硫化镍矿或氧化镍矿和硫化铜矿或氧化铜矿（含矿精粉）与硅基铁合金所用原料，与还原剂-碳等，按其比例混合均匀作炉料，投入矿热电炉中还原冶炼制得。镍、铜及其化合物理化性质十分相近，为生产镍铜合金提供技术基础。以铜的硫化矿冶炼铜为例：硫化铜（CuS）当炉温达500℃以上时，硫化铜分解为硫化亚铜，即4CuS→2Cu₂S＋S_2。硫化亚铜在1150℃以上，被氧化为CuO。矿石中的硫和氧生成二氧化硫逸出。只有将硫化铜转为氧化铜，才能进行还原冶炼。氧化铜在1150℃以上高温炉內生成反应，即4CuO＝2Cu₂O＋O_2。氧化铜分解为氧化亚铜，它的还原温度达2100℃以上，才能被碳还原为铜，生产较为困难。由于本发明的合金中，含硅、铁、钡等元素，它们与铜形成合金还原温度降至1800℃左右，较为容易生产。镍的硫化矿也是同样原理，不再另诉。镍、铜的硫化物（硫化矿）在矿热炉的高温下熔点1500℃以下分解，逐渐氧化生成氧化镍和铜。硫化矿中的硫生成二氧化硫成气体排除，一部分与铁等结合进行渣中。在还原温度达1800℃以上，在碳的作用下，氧化镍、铜分解成金属与硅、铁等形成合金，成为含镍、铜硅基铁合金的元素成分。

在含镍、铜的矿物中含镍和铜成分较低，达不到含镍铜硅基铁合金成分要求时，可用镍、铜的矿物制成冰镍、冰铜（已有成熟工艺），再与硅基铁合金炉料，按配比调料，再进行还原冶炼。所用生产工同硅铁.大多数镍矿和铜矿为共生矿，常称铜镍硫化矿，镍矿中含少量铜，铜矿中含少量镍。因此，在含镍铜硅基铁合金中也会含有少量的镍或铜。镍铜的硫化矿和氧化矿或矿精粉在熔练前，经干燥、破碎、筛分等处理后，加还原剂和熔剂,如石灰.石灰石.莹石等,在回转窑内焙烧。使矿物中水分降至3％、脱硫20--30％（质量百分比，以下同），有利于在电炉冶炼。焙烧工艺同现在镍铜矿焙烧工艺。

可以不用焙烧将矿物直接投入电炉中冶炼，但冶炼时电耗较高。

本发明所述的含镍铜硅基铁合金中，含有2%-30%的镍和铜中的一种或两种。硅基铁合金是指含硅20％--70％,余量为铁和杂质，还可以含5％--30％的钡、钙、铝中的一种或一种以上，如硅铁、硅钡铁、硅铝钡铁、硅钡钙铁等合金。在这些硅基铁合金中含有镍、铜中的一种或两种，就是本发明的含镍铜硅基铁合金。如镍硅铁、镍硅钡铁、铜硅铁、铜硅钡铁、镍铜硅钡铁等。

实施例

下面通过具体实施例说明本发明。

实施例1

配料比：以100kg硅石为基础，含SiO₂ 98%。重晶石含BaSO₄ 85%，50kg。镍黄铁矿含Ni 34%、Cu 5%、Fe29%、S 30%，50kg,焦炭含C 82%，90kg。石灰石90Kg,炉料粒度5-40㎜。将这些炉料按配比混合均匀，投入矿热炉中冶炼2小时左右出炉，清渣铸型。吨耗电9200kw_·h。连续生产。

经化验硅钡镍铁合金成分：

Si 45%，Ba 21%、Ni 16%、Cu 2%，杂质有C 0.3%、S 0.05%、P 0.03%，余量为Fe。

实施例2