粗制鎳鐵空氣一步除雜精煉方法技術(shù)

本發(fā)明專利技術(shù)提出一種粗制鎳鐵空氣一步除雜精煉方法，將粗制鎳鐵在精煉爐內(nèi)金屬爐料全部熔化后，或直接將電爐或高爐冶煉出來的粗制鎳鐵鐵水倒在精煉爐內(nèi)，按一定比例配料后加入碳酸鈉、石灰石、螢石組成的復(fù)合造渣助劑及還原劑硅鐵混合定進(jìn)行吹煉，投入造渣助劑和還原劑１０～２０分鐘后，向精煉爐內(nèi)通過頂吹或底吹方式輸送空氣，吹煉時(shí)間４０～８０分鐘，吹煉溫度１４５０℃～１７００℃，將氧化精煉制得的鎳鐵合金液注入鐵水包內(nèi)進(jìn)行澆鑄，冷卻脫模后即可制得所需合格的精制鎳鐵合金產(chǎn)品；本發(fā)明專利技術(shù)只在一個(gè)爐內(nèi)一次性操作，就把粗鎳鐵中的各種雜質(zhì)元素一次性脫除，可以按產(chǎn)品標(biāo)準(zhǔn)或客戶要求進(jìn)行靈活控制，適用于生產(chǎn)各種牌號精制鎳鐵產(chǎn)品。

【技術(shù)實(shí)現(xiàn)步驟摘要】

本專利技術(shù)涉及火法精制鎳鐵合金的冶金技術(shù)，是一種從粗制鎳鐵合金中冶煉 精制鎳鐵合金的空氣一步除雜精煉方法。技術(shù)背景眾所周知，鎳是冶金行業(yè)中重要的合金元素，由于鎳金屬具有獨(dú)特的性能， 在生產(chǎn)特殊鋼、高溫合金、精密合金、耐熱合金、形態(tài)記憶合金、儲氫合金、 電子及電氣電池、磁性材料、傳感器和化學(xué)催化劑等眾多
中都具有非 常廣泛的應(yīng)用，鎳合金材料在國民經(jīng)濟(jì)建設(shè)和國防軍事建設(shè)中都占有十分重要 的地位，屬于重要的戰(zhàn)略金屬。同時(shí)，隨著全球不銹鋼和特殊鋼的廣泛應(yīng)用， 造成冶煉不銹鋼和特殊鋼的最主要元素一一鎳金屬供應(yīng)短缺，引起價(jià)格飛漲。從全球不銹鋼產(chǎn)量看，近幾年來，不銹鋼產(chǎn)量呈現(xiàn)穩(wěn)步增長的態(tài)勢，2008 年的產(chǎn)量預(yù)計(jì)在3000萬噸左右。我國不銹鋼生產(chǎn)從2000年開始大幅度增長， 2006年已經(jīng)超過日本的400萬噸/年， 一直穩(wěn)居世界第一位，2008年預(yù)計(jì)生產(chǎn) 760萬噸。世界上2/3的鎳消費(fèi)用于生產(chǎn)不銹鋼，簡單計(jì)算，鎳/不銹鋼比值一般 為4%，所以，2008年我國僅不銹鋼用鎳消費(fèi)量就達(dá)在30萬噸以上，據(jù)估計(jì)， 我國在2010年不銹鋼的產(chǎn)量將達(dá)到1000萬噸，鎳消費(fèi)量達(dá)到40萬噸的規(guī)模。 從國際不銹鋼生產(chǎn)技術(shù)來看，不銹鋼生產(chǎn)主要原料為合格的精制鎳鐵，因此達(dá) 到國際標(biāo)準(zhǔn)的精制鎳鐵市場需求空間非常廣闊。目前，國內(nèi)所有用紅土鎳礦生產(chǎn)鎳鐵的生產(chǎn)工藝， 一般是采用高爐和電爐， 鎳鐵冶煉技術(shù)基本上屬于粗放型、小規(guī)模、低技術(shù)、高污染的狀況，生產(chǎn)出來 的鎳鐵指標(biāo)為Ni : 6~12%、 S: 0.1~1 °/o、 P: 0.08 0.15 %、 Si: 0.3~7.5 %、 C: 1~7%、 Cr: 0.6~3%。國內(nèi)目前還沒有哪家公司生產(chǎn)出的鎳鐵各項(xiàng)指標(biāo)能同時(shí)達(dá)到國際發(fā)達(dá)國家的鎳鐵標(biāo)準(zhǔn)Ni: 216 %、 S: ^).03 %、 P: $0.03 %、 Si: $0.2 %、 C: %、Cr: 0.1~2.5%。隨著國家行業(yè)整合度進(jìn)一步提高，鎳鐵生產(chǎn)工藝將向集約型、大規(guī)模、完整工藝、低污染、低成本高技術(shù)型方向發(fā)展，因此開發(fā)達(dá)到發(fā)達(dá)國家精制鎳鐵 指標(biāo)的鎳鐵生產(chǎn)工藝技術(shù)和方法，對我國的鎳鐵發(fā)展至關(guān)重要。如何尋找一種 冶煉工藝或精煉方法，把粗鎳鐵中有害金屬元素脫除到下游產(chǎn)品需求的指標(biāo)， 已成為鎳冶煉行業(yè)內(nèi)急待解決的課題。當(dāng)前國內(nèi)外開發(fā)出來的生產(chǎn)方法一般為 兩步法或是三步法，而且都是用氧氣氧化方式進(jìn)行，這造成了制氧站系統(tǒng)建設(shè) 的巨大投資和氧氣制備的生產(chǎn)成本增加。
技術(shù)實(shí)現(xiàn)思路
本專利技術(shù)的目的主要是解決國內(nèi)現(xiàn)有高爐、電爐冶煉鎳鐵方法煉出的粗鎳鐵 產(chǎn)品雜質(zhì)含量高、鎳含量低，煉不出國際上精制鎳鐵的技術(shù)難題。同時(shí)解決的 技術(shù)難題是克服國外現(xiàn)有技術(shù)在粗制鎳鐵精煉除雜過程中，工藝分為幾步進(jìn)行， 工藝流程過長，導(dǎo)致投資和運(yùn)行成本增加的技術(shù)難題。因此本專利技術(shù)提出一種在 同一精煉爐內(nèi)，通過空氣進(jìn)行吹煉， 一步除去鎳鐵合金中有害雜質(zhì)元素的精煉 方法，即。本專利技術(shù)用空氣取代氧氣，所有雜質(zhì)均在同一爐內(nèi)脫除，工藝流程簡單，操 作簡便，可調(diào)、有效，相對于目前國內(nèi)外技術(shù)特點(diǎn)，投資成本和運(yùn)行成本更低， 更具市場價(jià)值。相比用氧氣氧化方式進(jìn)行的氧氣一步法工藝方法，空氣一步法 工藝投資更省生產(chǎn)運(yùn)行成本更為理想。因此無論是對粗鎳鐵的精煉技術(shù)還是對 投資成本和運(yùn)行成本來說，都更具有重要推廣意義和市場價(jià)值。本專利技術(shù)采用下述技術(shù)方案實(shí)現(xiàn)其專利技術(shù)目的將成份按重量n/。為Ni: 6~12 %、S: 0.1 1%、 P: 0.08~0.15%、 Si: 0.3~7,5%、 C:卜7%、 Cr: 0.6 3%的粗制鎳鐵放在精煉爐內(nèi)進(jìn)行熔煉，在精煉爐內(nèi)金屬爐料全部熔化后，或直接將電爐或高爐冶煉出來的粗制鎳鐵鐵水倒在精煉爐內(nèi)后，具體步驟按以下次序進(jìn)行 A、加入復(fù)合造渣助劑及還原劑硅鐵① 復(fù)合造渣助劑包括碳酸鈉、石灰石、螢石，② 根據(jù)粗制鎳鐵成份與復(fù)合造渣助劑以及還原劑成份按以下重量百分比 例配料后混合投入粗制鎳鐵碳酸鈉石灰石螢石還原劑=100: 1 10: 3 18: 1~6: 1~3， 其中石灰石成分按重量百分比為:CaO不低于85。/。、 P<0.02%、 S<0.2%， 粒度5 30 mm;螢石中CaF2>70%，粒度5 30 mm;硅鐵為75硅，粒度5 30mm;碳酸鈉為市場上出售的標(biāo)準(zhǔn)。B 、投入造渣助劑和還原劑10 20分鐘后，通過氣源接管接通氣源，向精煉爐內(nèi)輸送氣源氣體，所述氣源氣體是空氣。 C 、吹煉方式頂吹或底吹兩種，頂吹壓力為0.3 0.6MPa，底吹壓力1.4 4MPa。D、 吹煉時(shí)間40~80分鐘，E、 吹煉溫度1450。C 1700。C，待精煉反應(yīng)完成后，磷、硫、碳、硅等雜質(zhì)元素大部份分別生成穩(wěn)定化合 物進(jìn)入渣相，傾渣后即制得合格的精制鎳鐵合金液，吹煉渣返回電爐或高爐熔 煉回收鎳。F、 精制鎳鐵合金產(chǎn)品將氧化精煉制得的鎳鐵合金液注入鐵水包內(nèi)進(jìn)行澆鑄，冷卻脫模后即可制得所需合格的精制鎳鐵合金產(chǎn)品。精制鎳鐵合金成份可根據(jù)客戶需求控制在Ni :16 50%、 S: 0.02 0.001 0/0、 P: 0.02 0.004 0/0、 Si: 0.2 0.001o/o、 C: 0.1 0.001%、 Cr: 0.5~0.03%。本專利技術(shù)中所述的精煉爐為非真空中頻感應(yīng)爐、電弧爐、工頻感應(yīng)爐，所述 各種精煉爐在煉鋼過程中均為成熟操作技術(shù)和設(shè)備，在本專利技術(shù)中，只是將該類 設(shè)備用于鎳鐵的精煉，同時(shí)對精煉爐標(biāo)準(zhǔn)設(shè)備進(jìn)行簡單改造，即在頂部或底部 加上透氣磚氣源接管接通氣源，向精煉爐內(nèi)輸送氣源氣體。本專利技術(shù)具有如下優(yōu)點(diǎn)和積極效果1、 整個(gè)工藝流程簡捷、合理。僅用一步法進(jìn)行空氣吹煉操作，即只在一個(gè) 爐內(nèi)一次性操作，就完全可以把粗鎳鐵中的各種雜質(zhì)元素一次性脫除。2、 本專利技術(shù)生產(chǎn)所得精制鎳鐵合金中的C、 Si、 P、 S、 Cr等各種雜質(zhì)以及鎳 品位可以按產(chǎn)品標(biāo)準(zhǔn)或客戶要求進(jìn)行靈活控制，適用于生產(chǎn)各種牌號精制鎳鐵 產(chǎn)品，應(yīng)用范圍廣闊。3、 本專利技術(shù)對原料的適應(yīng)性強(qiáng)，能適應(yīng)成分復(fù)雜、波動大及各種成份不同的 粗鎳鐵的精煉，有較好的推廣價(jià)值。4、 本專利技術(shù)用空氣取代氧氣進(jìn)行操作，在工藝上省去了制氧站系統(tǒng)，因此投 資和運(yùn)行成本比氧氣氧化一步法更低，更具市場價(jià)值，便于規(guī)模化實(shí)施，直接 用于大型工業(yè)化生產(chǎn)。5、 空氣一步法生產(chǎn)的精制鎳鐵合金中，對各雜質(zhì)元素的雜質(zhì)含量遠(yuǎn)遠(yuǎn)低于 國內(nèi)外公布的數(shù)據(jù)，即空氣一步法生產(chǎn)的精制鎳鐵達(dá)到的標(biāo)準(zhǔn)更高。6、 對改進(jìn)和簡化鎳鐵冶煉工藝將更具市場價(jià)值和行業(yè)推廣意義。具體實(shí)施方式實(shí)施例1 :冷料頂吹本實(shí)施例中應(yīng)用的精煉爐為容量160kg的頂吹式非真空中頻感應(yīng)爐，原料為紅河恒昊礦業(yè)股份公司華通錳業(yè)生產(chǎn)的粗制鎳鐵，成份見表1， 表1 粗制鎳鐵化學(xué)成分表(重量％)NiPScSiCrCuCoMn9.610惡0.113.154.271,790.0770.090.087將100kg成品粗制鎳鐵放在精煉爐內(nèi)進(jìn)行升溫熔煉，在精煉爐內(nèi)金屬爐料全部烙化后按以下次序?qū)嵤┚唧w步驟A 、合金液溫度1473'C，加入復(fù)合造渣助劑和還原劑，配方如下名稱粗制鎳鐵碳酸鈉石灰石螢石還原劑配方100kg1.5kg4kg1.0kg1.0kgB 、投入復(fù)合造渣助劑和還原劑10分鐘后，通過氣源接管接本文檔來自技高網(wǎng)...

【技術(shù)保護(hù)點(diǎn)】
粗制鎳鐵空氣一步除雜精煉方法，其特征在于將成份按重量％為Ｎｉ：６～１２％、Ｓ：０．１～１％、Ｐ：０．０８～０．１５％、Ｓｉ：０．３～７．５％、Ｃ：１～７％、Ｃｒ：０．６～３％的粗制鎳鐵放在一個(gè)精煉爐內(nèi)進(jìn)行熔煉得到精制鎳鐵，具體步驟如下：Ａ、將粗制鎳鐵放在精煉爐內(nèi)，金屬爐料全部熔化后，加入復(fù)合造渣助劑及還原劑硅鐵進(jìn)行吹煉：①復(fù)合造渣助劑包括：碳酸鈉、石灰石、螢石，②根據(jù)粗制鎳鐵的重量份，復(fù)合造渣熔劑以及還原劑按以下重量百分比例配料后混合投入：粗制鎳鐵∶碳酸鈉∶石灰石∶螢石∶還原劑＝１００∶１～１０∶３～１８∶１～６∶１～３；Ｂ、投入復(fù)合造渣助劑和還原劑１０～２０分鐘后，通過氣源接管接通氣源，向精煉爐內(nèi)輸送氣源氣體，所述氣源氣體是空氣；Ｃ、吹煉方式為頂吹或底吹，頂吹時(shí)輸送的氣源氣體壓力為０．２～０．６ＭＰａ，底吹時(shí)輸送的氣源氣體壓力１．４～４Ｍｐａ，吹煉時(shí)間：４０～８０分鐘，吹煉溫度為１４５０℃～１７００℃；Ｄ、將氧化精煉制得的鎳鐵合金液注入鐵水包內(nèi)進(jìn)行澆鑄，冷卻脫模后即可制得精制鎳鐵合金產(chǎn)品。

【技術(shù)特征摘要】

【專利技術(shù)屬性】
技術(shù)研發(fā)人員：朱星榮，張克梅，殷國平，
申請(專利權(quán))人：紅河恒昊礦業(yè)股份有限公司，
類型：發(fā)明
國別省市：53[中國|云南]