專利名稱：鎳鐵合金制備工藝的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明屬于冶金技術(shù)領(lǐng)域，特別涉及一種鎳鐵合金制備工藝。
背景技術(shù)：
傳統(tǒng)的鎳鐵合金生產(chǎn)方法是采用火法冶煉氧化鎳礦，針對(duì)不同的還原工藝可分為高爐 還原和豎爐還原-電爐熔煉-精煉法，直接電爐熔煉-精煉法，專利CN1306049C、 CN1300352C 還提出了高爐法等。但高爐還原和豎爐還原-電爐熔煉-精煉法還原氧化鎳礦，存在著還原時(shí) 間長、生產(chǎn)效率低、以稀缺的焦炭為燃料、需要燒結(jié)礦(或氧化球團(tuán)礦)等問題，直接電爐 熔煉-精煉法還存在能耗高、生產(chǎn)效率低等問題。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明所要解決的技術(shù)問題是提供一種生產(chǎn)效率高、且爐料不易結(jié)塊的鎳鐵合金制備工藝。
本發(fā)明的技術(shù)方案包括以下步驟
A、 含氧化鎳原料、煤粉和熔劑混合后，壓制成球團(tuán)；
B、 球團(tuán)還原得到金屬化球團(tuán)；
C、 金屬化球團(tuán)熔煉得到粗鎳鐵合金；
D、 粗鎳鐵合金經(jīng)過精煉得到精制鎳鐵合金。
步驟A所述含氧化鎳原料是指紅土鎳礦或含氧化鎳的廢催化劑，其中鎳的重量百分比含 量為1.20 S. 10%。紅土鎳礦的礦粉粒度為自然粒度(為開采后礦粉自然的粒度，未經(jīng)過進(jìn) 一步加工)。
步驟A所述煤粉的配入量為含氧化鎳原料的質(zhì)量的3 15。/。，煤粉粒度〈5mm。 步驟A所述熔劑用量按照球團(tuán)堿度Ca0/Si02為0.6 1.4配制，熔劑粒度為〈5mm;所述熔
劑為本技術(shù)領(lǐng)域常用熔劑，優(yōu)選為石灰石、螢石。
步驟A壓制成球團(tuán)時(shí)需添加粘結(jié)劑，粘結(jié)劑用量為含氧化鎳原料和煤粉總質(zhì)量的O. 2
5.0%，能夠使生球的強(qiáng)度滿足生產(chǎn)工藝的要求；所述粘結(jié)劑為本技術(shù)領(lǐng)域常用粘結(jié)劑，優(yōu)選
為PVA。
步驟A各個(gè)原料與粘結(jié)劑混合時(shí)需加水制成混合料，混合料的水分以7 8%為宜，混合料 的水分含量過高容易導(dǎo)致粘模，過低會(huì)導(dǎo)致壓球機(jī)的負(fù)荷增加，成品率降低。
3步驟A壓制成的球團(tuán)為直徑10 70mm的塊球或球狀。
步驟B還原設(shè)備為回轉(zhuǎn)窯或轉(zhuǎn)底爐；還原溫度為900 135(TC，還原時(shí)間為20 300分鐘
步驟C熔煉設(shè)備為礦熱爐(電弧爐)，步驟B收得的金屬化球團(tuán)利用耐高溫密封的料車從 回轉(zhuǎn)窯或轉(zhuǎn)底爐趁熱轉(zhuǎn)送到礦熱爐(電弧爐)，充分利用金屬化球團(tuán)的余熱，能耗成本低。
步驟C熔煉時(shí)的熔化分離溫度為1500 175(TC，粗鎳鐵成分檢測結(jié)果為Ni 4. 0 12. 0 %， C 2.0 2.88%， S 0.1 1.0%， P 0.1 1.0% (余量為鐵)。
步驟D從電弧爐出來的粗鎳鐵水再在AOD精煉爐中加堿氧化物(石灰石、螢石等)，吹氧 精煉，精煉溫度為1500 170(TC，精煉周期為10 40min/爐，吹氧量為80 200Nn^/t。脫除 硅、磷、炭、硫、錳等除雜，獲得高品質(zhì)、高附加值的精鎳鐵水，再經(jīng)澆鑄得精鎳鐵產(chǎn)品， 產(chǎn)品成分檢測結(jié)果為Ni 15 60%， C《0. 03%， S〈0. 03%， P〈0. 03%，余量為鐵。
本發(fā)明以氧化鎳礦或含氧化鎳廢催化劑為原料冶煉鎳鐵合金，用普通煤代替緊缺的焦炭 作為還原劑，在原料內(nèi)配煤粉造球，反應(yīng)面積增大，動(dòng)力學(xué)條件改善，有利于還原過程進(jìn)行 。球團(tuán)在回轉(zhuǎn)窯或轉(zhuǎn)底爐中還原，由于還原溫度高以及還原動(dòng)力學(xué)條件好，有利于還原過程 進(jìn)行，有利于提高鐵氧化物與鎳氧化物的還原度，因此還原時(shí)間短，能耗低；并且球團(tuán)爐料 不粘結(jié)爐襯(爐底)，粉塵少、有用元素回收率高。由于還原后的金屬化球團(tuán)直接熱裝進(jìn)入 礦熱爐，在礦熱爐內(nèi)完成金屬化球團(tuán)的熔化分離及深還原過程，較傳統(tǒng)工藝可節(jié)省大量能耗


圖l是本發(fā)明工藝流程框圖。
具體實(shí)施例方式
如圖1所示，用含氧化鎳原料與煤粉、熔劑混合，煤粉配入量為含氧化鎳原料質(zhì)量的3% 15%，熔劑用量按照堿度CaO/Si02為0.6 1.4配制，煤粉、熔劑粒度為〈5mm。這些原料加 粘結(jié)劑和水混合均勻制成混合料，粘結(jié)劑用量為含氧化鎳原料和煤的質(zhì)量的O. 2% 5. 0%，混 合料的水分以7% 8%為宜，采用壓力成型機(jī)壓制成10 70mm的球狀或塊狀，然后在回轉(zhuǎn)窯或 轉(zhuǎn)底爐內(nèi)還原，還原溫度為900 135(TC，還原時(shí)間為20 300分鐘，得到金屬化球團(tuán)。
采用電弧爐熔化分離金屬化球團(tuán)，熔化分離溫度為1500 175(TC，除掉鐵渣得到粗鎳鐵 合金，粗鎳鐵成分檢測結(jié)果為Ni 4. 0 12. 0%， C 2. 0 2. 88%， S 0. 1 1.0%， P 0. l 1.0%。粗鎳鐵合金經(jīng)過AOD精煉爐中加堿(石灰石、螢石等)，吹氧精煉后得到合格鎳鐵合 金產(chǎn)品，精煉溫度為1500 1700。C，精煉周期為10 40min/爐，吹氧量為80 200Ni^/t。產(chǎn)
4品成分檢測結(jié)果為Ni 15 60%， C《0.03%， S〈0.03%， P〈0.03%，余量為鐵。所得鎳鐵 合金符合IS06501:1998 (E)標(biāo)準(zhǔn)牌號(hào)要求。
以下結(jié)合實(shí)施例對(duì)本發(fā)明作進(jìn)一步的闡述。實(shí)施例僅用于說明本發(fā)明，而不是以任何方 式來限制本發(fā)明。
實(shí)施例l
于l噸含氧化鎳原料(成分按重量百分比計(jì)為TFe 26.0%， Ni 1.88%， Si02 28.46%， CaO 2.02%， MgO 12.12%， A1203 5.69%， P〈0. 005%， S 0.094%，其余為水)中加入煤粉30kg、粘 結(jié)劑PVA 2.06kg和石灰石，石灰石用量按照混合料堿度CaO/Si02為0.6配制，煤粉、石灰石 粒度〈5mm。前述4種原料加水配制成混合料使其含水量為混合料重量的7. 8%，攪拌均勻后采 用壓力成型機(jī)壓制成直徑30mm的球團(tuán)。球團(tuán)送入轉(zhuǎn)底爐內(nèi)還原，轉(zhuǎn)底爐溫度控制在1300 1350°C，還原時(shí)間為40分鐘，得到金屬化球團(tuán)。然后采用電弧爐熔化分離金屬化球團(tuán)，熔化 分離溫度為165(TC，除掉鐵渣得到粗鎳鐵合金。粗鎳鐵合金送入AOD精煉爐中加粗鎳鐵合金 重量5.3%的石灰石，吹氧精煉后得到鎳鐵合金產(chǎn)品，精煉溫度為1550 160(TC，精煉周期為 26min/爐，吹氧量為95Nn^/t。鎳鐵合金產(chǎn)品成分檢測結(jié)果為Ni 17.4%， C 0.026%， S〈0.03%， P 〈0.03%，余量為鐵。所得鎳鐵合金符合IS06501:1998(E)標(biāo)準(zhǔn)牌號(hào)要求。
本實(shí)施例中轉(zhuǎn)底爐還原時(shí)間短，能耗低。并且轉(zhuǎn)底爐還原后爐底粉塵少，爐襯不粘結(jié)球 團(tuán)爐料。
實(shí)施例2
于l噸含氧化鎳原料(成份同實(shí)施例l)中加入煤粉50kg、粘結(jié)劑PVA 31.5kg和螢石，螢 石用量按照混合料堿度CaO/Si02為0.9配制，煤粉、螢石粒度〈5mm。前述4種原料加水配制成 混合料使其含水量為混合料重量的7. 2%，攪拌均勻后采用壓力成型機(jī)壓制成直徑30mm的球團(tuán) 。球團(tuán)送入回轉(zhuǎn)窯內(nèi)還原，回轉(zhuǎn)窯溫度控制在1100 120(TC，還原時(shí)間為240分鐘，得到金 屬化球團(tuán)。然后采用礦熱爐熔化分離及深還原金屬化球團(tuán)，熔化分離溫度為155(TC，除掉鐵 渣得到粗鎳鐵合金。粗鎳鐵合金送入A0D精煉爐中加粗鎳鐵合金重量5. 3%的石灰石，吹氧精 煉后得到鎳鐵合金產(chǎn)品，精煉溫度為1500 155(TC，精煉周期為30min/爐，吹氧量為 92Nm3/t。產(chǎn)品成分檢測結(jié)果為Ni 17.8%， C 0.022%， S〈0.03%， P 〈0.03%，余量為鐵 。所得鎳鐵合金符合IS06501:1998(E)標(biāo)準(zhǔn)牌號(hào)要求。本實(shí)施例中回轉(zhuǎn)窯還原能耗低，并且 還原后粉塵少，爐襯不粘結(jié)球團(tuán)爐料。
實(shí)施例3
于l噸含氧化鎳原料(成分按重量百分比計(jì)為TFe 24.0%， Ni 1.98%， Si02 25. 6%， CaO2.22%， Mg0 14.12%， A1203 4.9%， P〈0. 006%， S 0.088%，其余為水)中加入煤粉100kg、 PVA 8.8kg和石灰石，石灰石用量按照混合料堿度Ca0/Si02為1.2配制，煤粉、熔劑粒度為 〈5mm。前述4種原料加水配制成混合料使其含水量為混合料重量的7. 1%，攪拌均勻后采用壓 力成型，壓制成直徑40mm的球團(tuán)。球團(tuán)送入轉(zhuǎn)底爐內(nèi)還原，轉(zhuǎn)底爐溫度控制在1300 135(TC ，還原時(shí)間為35分鐘，得到金屬化球團(tuán)。然后采用電弧爐熔化分離及深還原金屬化球團(tuán)，熔 化分離溫度為165(TC，除掉鐵渣得到粗鎳鐵合金。粗鎳鐵合金送入AOD精煉爐中加粗鎳鐵合 金重量8.6%的石灰石，吹氧精煉后得到鎳鐵合金產(chǎn)品，精煉溫度為1600 165(TC，精煉周期 為36min/爐，吹氧量為120Nm3/t。產(chǎn)品成分檢測結(jié)果為Ni 18.1%， C 0.028%， S〈0.025 %， P〈0.028%，余量為鐵。所得鎳鐵合金符合IS06501:1998(E)標(biāo)準(zhǔn)牌號(hào)要求。本實(shí)施例中 轉(zhuǎn)底爐還原時(shí)間短，能耗低。并且轉(zhuǎn)底爐還原后爐底粉塵少，爐襯不粘結(jié)球團(tuán)爐料。 實(shí)施例4
于l噸含氧化鎳原料(成份同實(shí)施例3)中加入煤粉150kg、粘結(jié)劑PVA 5.75kg和螢石， 螢石用量按照混合料堿度CaO/Si02為1.4配制，煤粉、螢石粒度〈5mm。前述4種原料加水配制 成混合料使其含水量為混合料重量的7. 7%，攪拌均勻后采用壓力成型機(jī)壓制成直徑70mm的球 團(tuán)。球團(tuán)送入回轉(zhuǎn)窯內(nèi)還原，回轉(zhuǎn)窯溫度控制在900 110(TC，還原時(shí)間為300分鐘，得到金 屬化球團(tuán)。然后采用礦熱爐熔化分離及深還原金屬化球團(tuán)，熔化分離溫度為155(TC，除掉鐵 渣得到粗鎳鐵合金。粗鎳鐵合金送入AOD精煉爐中加粗鎳鐵合金重量IO. 3%的石灰石，吹氧精 煉后得到鎳鐵合金產(chǎn)品，精煉溫度為1600 165(TC，精煉周期為26min/爐，吹氧量為 140Nm3/t。產(chǎn)品成分檢測結(jié)果為Ni 15.1%， C 0.02%， S〈0.025%， P 〈0.02%，余量為 鐵。所得鎳鐵合金符合IS06501:1998(E)標(biāo)準(zhǔn)牌號(hào)要求。本實(shí)施例中回轉(zhuǎn)窯還原能耗低，并 且還原后粉塵少，爐襯不粘結(jié)球團(tuán)爐料。
權(quán)利要求
1.鎳鐵合金制備工藝，其特征在于包括以下步驟A、含氧化鎳原料、煤粉和熔劑混合后，壓制成球團(tuán)；B、球團(tuán)還原得到金屬化球團(tuán)；C、金屬化球團(tuán)熔煉得到粗鎳鐵合金；D、粗鎳鐵合金經(jīng)過精煉得到精制鎳鐵合金。
2.根據(jù)權(quán)利要求l所述的鎳鐵合金制備工藝，其特征在于步驟A所 述煤粉的用量為含氧化鎳原料的質(zhì)量的3 15%。
3.根據(jù)權(quán)利要求l所述的鎳鐵合金制備工藝，其特征在于步驟A所 述熔劑用量按照球團(tuán)堿度ea。Ai"為0. 6 1. 4配制。
4.根據(jù)權(quán)利要求l所述的鎳鐵合金制備工藝，其特征在于步驟A壓 制成球團(tuán)時(shí)添加粘結(jié)劑，粘結(jié)劑用量為含氧化鎳原料和煤粉總質(zhì)量的O. 2 5. 0%。
5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的鎳鐵合金制備工藝，其特征在于步驟A制 得的球團(tuán)水分按重量百分比計(jì)為7 8% 。
6.根據(jù)權(quán)利要求1 5任一項(xiàng)所述的鎳鐵合金制備工藝，其特征在于 :步驟B所述還原設(shè)備為回轉(zhuǎn)窯或轉(zhuǎn)底爐；還原溫度為900 130(TC，還原時(shí)間為20 300分 鐘。
7.根據(jù)權(quán)利要求1 5任一項(xiàng)所述的鎳鐵合金制備工藝，其特征在于 :步驟C熔化分離溫度為1500 175(TC。
8.根據(jù)權(quán)利要求1 5任一項(xiàng)所述的鎳鐵合金制備工藝，其特征在于 :D步驟采用AOD精煉爐精煉，精煉溫度為1500 170(TC，精煉周期為10 40min/爐，吹氧量 為80 200N力t。
9.根據(jù)權(quán)利要求8所述的鎳鐵合金制備工藝，其特征在于精煉時(shí)還 需加堿性氧化物，所述堿性氧化物為石灰石、螢石。
全文摘要
本發(fā)明屬于冶金技術(shù)領(lǐng)域，特別涉及一種鎳鐵合金制備工藝。本發(fā)明所要解決的技術(shù)問題是提供一種生產(chǎn)效率高、流程短、能耗低、以普通煤為還原劑、爐料不易結(jié)塊的鎳鐵合金制備工藝。本發(fā)明的技術(shù)方案包括以下步驟A.含氧化鎳原料、煤粉和熔劑混合后，壓制成球團(tuán)；B.球團(tuán)還原得到金屬化球團(tuán)；C.金屬化球團(tuán)熔煉得到粗鎳鐵合金；D.粗鎳鐵合金經(jīng)過精煉得到精制鎳鐵合金。本發(fā)明在原料內(nèi)配煤粉造球，反應(yīng)面積增大，動(dòng)力學(xué)條件改善，有利于還原過程進(jìn)行。還原時(shí)間短，能耗低；并且球團(tuán)爐料不粘結(jié)爐襯，粉塵少、有用元素回收率高。
文檔編號(hào)C22C1/02GK101660064SQ20091030816
公開日2010年3月3日 申請日期2009年10月10日 優(yōu)先權(quán)日2009年10月10日
發(fā)明者丁光斌, 楊紹利, 汪玉濤, 陳厚生, 蘭 馬, 高仕忠 申請人:攀枝花學(xué)院;攀枝花泓兵釩鎳有限責(zé)任公司