用於煉鋼的鎳銅鐵合金及製備方法
2023-06-17 10:50:11
用於煉鋼的鎳銅鐵合金及製備方法
【專利摘要】本發明是提供煉鋼合金劑——鎳銅鐵合金。其製備方法是用硫化鎳、硫化銅礦（含礦精粉）作原料，用鱗鐵加熔劑作脫硫劑。在熔爐中一步火法熔煉鎳銅鐵合金，脫硫劑的用量根據所用硫化礦中含硫量與鱗鐵加熔劑的含氧比為1∶0.3-0.8，鱗鐵與熔劑的比在1∶1-5之間。這樣不但脫除鎳、銅鐵中的硫，同時保留礦物帶入合金的鐵。用於煉鋼即能達到鎳、銅的合金化的同時，還能增加鋼產量。在爐料中還要加入爐料總量的5%-10%的碳質燃料。合金中含鎳和銅2-50%，餘量為鐵和不可避免雜質。也可以此方法生產銅鐵和鎳鐵合金，用於煉鋼的合金劑。用本發明的鎳銅鐵作煉鋼的合金劑，可降低鋼成本。有較好的經濟效益和社會效益。
【專利說明】用於煉鋼的鎳銅鐵合金及製備方法
【技術領域】
[0001] 本發明是用於煉鋼的鎳銅鐵合金及製備方法，屬於化學冶金【技術領域】。
【背景技術】
[0002]鎳和銅同屬於有色重金屬，它們的理化性質、冶煉工藝、礦物資源上都是十分相似，又同都是煉鋼合金化元素，它們又都能與矽、鐵等形成合金。這對研究和生產鎳和銅的製造提供了有利條件和科學依據。
[0003]它們用礦石或精礦生產鎳銅鐵的生產方法較多，概括起來有火法與溼法兩大類。火法生產鎳和銅是主要方法，佔鎳銅產量的80%(質量以下同)以上。鎳、銅硫化礦的火法生產工藝流程:第一步，硫化礦/精礦焙燒；第二步，在熔爐中熔煉成鎳鋶或銅鋶，是鎳或銅、鐵和硫的化合物；第三步，轉爐吹煉去除硫、鐵及其他雜質，生產粗鎳或粗銅；第四步，電解精煉生產電鎳、銅。
[0004]目前，除火法生產鎳、銅以外，尚有其他方法。如鎳鐵合金，是用碳熱還原法生產，所用的原料只限於氧化鎳礦和矽酸鹽鎳礦；也有火法生產的鎳銅鐵合金，它是用石灰與礦物中的鐵比0.25—0.5%作熔劑，合金中含矽5%，這種合金在無矽鋼和低矽鋼中是不能使用。在煉鋼的鐵合金中，含矽5%以下為雜質。若在煉鋼中全面使用這種合金，必須進行除矽處理；也有的技術是一次火法熔煉粗銅，是用石灰或石灰石作脫硫劑生產的粗銅含雜質較多。須電解在煉鋼中才能使用；現在市場上也有鎳銅鐵合金，它是用純金屬的廢料二次重熔製成一種合金。由於受資源限制產量低，價格也不便宜。上述技術生產的鎳、銅及合金由於雜質較多，生產成本高，價格較貴等原因，在煉鋼中尚未能使用，目前仍用純金屬鎳和銅作合金劑。
【發明內容】
[0005]本發明的目的是用鱗鐵加熔劑脫硫，一步火法生產鎳銅鐵合金，用於煉鋼合金劑，替代純金屬的鎳和銅。生產工藝簡單，生產成本低，可創造更好的經濟效益和社會效益。
[0006]本發明生產的鎳銅鐵合金，用鎳銅的硫化礦(精礦)作原料，用鱗鐵(含有FeO、Fe203> Fe3O4)與熔劑(如:石灰、石灰石、電石、瑩石等)，配合使用作脫硫劑。在熔爐(如鼓風爐、反射爐、電爐等)中，一步法熔煉鎳銅鐵合金。要用氧化礦作原料時，將它們的氧化礦經硫化焙燒處理，再進行火法熔煉。
[0007]本發明用硫化礦生產鎳銅鐵，其原理是:硫化銅(CuS)、硫化鎳(NiS)在500°C左右，生成硫化亞銅(Cu2S)、硫化亞鎳(Ni2S)即4CuS —2Cu2S+SjP4NiS —2 Ni2S +S20硫化亞銅和硫化亞鎳在1150°C以上時，鱗鐵和熔劑中的氧與硫化亞銅硫化亞鎳中的硫結合，生成二氧化硫逸出，銅與鐵結合生成鎳銅鐵合金。即:Cu2S+Ni2S + 2Fe0=2FeCuNi+S02 ?。
[0008]鱗鐵與熔劑配合使用脫硫劑，一、増強氧化鐵的活度，提高鱗鐵脫硫能力，二、熔劑中氧化物中的氧也參與脫硫，三、爐渣流動性好。要硫化礦中含硫過高O 20%)，用鱗鐵量大，使銅鐵合金中含鐵過高。這時可少用鱗鐵，多加熔劑，減少合金中的鐵含量。鱗鐵與熔劑配合比，應根據硫化礦中鐵和硫的含量多少變化而變化。鱗鐵與熔劑的比1-5之間。
[0009]所用硫化鎳礦(含精礦粉)或硫化銅(含精礦粉)中的含硫量，與鱗鐵加熔劑中的含氧量的比例為1:0.3—0.8。在爐料中還要加入5%-10%的碳質燃料，如煤、焦炭等。
[0010]鎳與銅的理化行為相似，礦物性質相似，生產工藝基本相同，又能與鐵形成合金。鎳、銅礦多為共生礦，鎳礦中含有少量的銅，銅礦中含有少量的鎳，稱鎳銅硫化礦。因此，合金中含有少量的鎳或銅。合金中要提高鎳的成分，可增鎳礦用量。合金中要提高銅的成分，可增銅礦用量，製成合金為鎳銅鐵合金。
[0011]要提高合金中鎳或銅含 量，用鎳、銅礦和礦精粉達不到合金成分時，可選用冰鎳或冰銅替代它們的礦物。
[0012]可以用銅鐵或鎳鐵與金屬銅、鎳進行二次重熔，製成鎳銅鐵合金。
[0013]目前，生產銅、鎳工藝是:將硫化礦原料投入熔爐中，生產出鎳或銅、鐵、硫的化合物——冰鎳或冰銅。在將冰銅或冰鎳投入轉爐熔煉，吹入富氧空氣脫除冰銅或冰鎳中的硫，製成粗銅或粗鎳。在脫硫同時，將冰銅或冰鎳中的大量鐵和少量的鈷、鉻等煉鋼有用元素被空氣氧化成為渣去除。對於煉鋼的材料是種資源浪費。本發明用鱗鐵和熔劑配合使用，只脫去冰銅或冰鎳中的硫，保留鐵可增加鋼產量。同時，又省略了轉爐脫雜和電解提純兩道工序。
[0014]有些鎳礦中不含有銅，銅礦中不含有鎳，或者含微量，可用本發明的製備方法，生產鎳鐵或銅鐵合金，用於煉鋼的銅合金化和鎳合金化。
[0015]總之，本發明是用硫化鎳礦或硫化銅礦(含礦精粉)作原料，用鱗鐵和熔劑配合作脫硫劑，根據所用硫化礦中含硫量與鱗鐵加熔劑中的含氧量的比1:0.3--0.8，鱗鐵與熔劑的比在1:1-5之間。一步火法熔煉鎳鐵、銅鐵或鎳銅鐵合金。在合金中含有2% — 50%的鎳和銅，餘量為鐵和不可避免的雜質。雜質中矽、碳、硫、磷的總和 0.5%時，可在熔液包中加入碳酸鈉、氫氧化鈉、氯化鈉進行除硫等處理，已有成熟工藝。
[0016]一步火法熔煉鎳銅鐵合金與火法生產冰銅相同。
實施例
[0017]下面通過具體實施例說明本發明。實施例中，鎳、銅精礦的乾燥、焙燒、混捏和熔煉設備及操作工藝與生產鎳、銅相同，所以在實施例中不再詳述。
[0018]實施例1
爐料配比:黃銅精礦(CuFeS2) 100kg,含 Cu 29%,Fe 25%,S 31%,Ni 3%,SiO2 6%。鱗鐵50kg，約含 Fe20320%、Fe304 50%,FeO 40%,鱗鐵中含氧總量 17%。石灰 20kg。含 CaO 82%、氧化鈣含氧6%左右。焦炭10kg，返料100kg。混合均勻，投入密閉鼓風爐中熔煉I小時左右。出爐鑄型，經化驗合金成分:
Cu 35%、Fe 61%、Ni 2%、雜質 2%。雜質中 S 0.04%、Si 1.5%、C 0.5%、P 0.03%,還有微量的N1、Co、Cr等。SO2收集。
[0019]實施例2
爐料配比:燒結鎳黃鐵精礦[(FeNi)9S8] 100kg，含 Ni 32%、Cu 2%、Fe 31%、S 30%。返料100kg，鱗鐵10kg、石灰石50kg，煤粒15kg。將上述爐料混合均勻，投入密閉鼓風爐中熔煉。[0020]合金成分:Ni41%、Fe 52%、Cu 3%、雜質總量 4%。
[0021]實施例3
爐料配比:低鎳鋶 100kg，含 Ni 17%、Cu 4%、Fe 47%、S 24%。黃銅礦 50kg,含 Cu 29%、Fe 25%、S 31%。返爐料120kg，鱗鐵10kg，石灰60kg，焦丁 15kg。將爐料混合均勻，投入密閉鼓風爐中熔煉，出爐化驗合金成分=Ni 21%,Cu 20%,Fe 57%,其餘為雜質。也可以用冰銅和冰鎳作原料，熔煉鎳銅鐵合金。
[0022]實施例4
爐料配比:硫化銅精礦100kg，含Cu 23%,Fe 28%、S 29%,返料100kg，鱗鐵20kg，石灰石60kg、焦炭25kg。將爐料混合均勻，投入反射爐中熔煉。出爐化驗合金成分:Cu 42%、Fe55%，其餘為雜質。
[0023]實施例5
爐料配比:實施例1生產的銅鐵100kg，金屬鎳30kg。投入中頻電爐熔煉，出爐化驗合金成分:Ni 23%、Cu 28%,餘量為Fe和雜質。
[0024]實施例6
某鋼廠生產X70管線鋼，原噸鋼加入金屬鎳1.9kg，金屬銅1.8kg,合人民幣2800元左右，用本發明實施例3鎳銅鐵合金，噸鋼加入9.5kg,合人民幣2750元，噸鋼降低成本50元，噸鋼增加產量6kg。
【權利要求】
1.用於煉鋼的鎳銅鐵合金及製備方法，其技術特徵在於:鎳銅鐵合金中，含有2%— 50%質量百分比的鎳和銅，餘量為鐵和不可避免的雜質。
2.用於煉鋼的鎳銅鐵合金及製備方法，其技術特徵在於:如權利要求1所述的銅鎳銅鐵合金的製備方法，它是用鎳、銅的硫化礦或礦精粉作原料，用鱗鐵加熔劑作脫硫劑。
3.脫硫劑的用量根據所用硫化礦中含硫量與鱗鐵加熔劑中含氧量的比為1:.0.3—0.8，鱗鐵與熔劑的比為1:1-5之間。
4.在熔爐中火法熔煉製成銅鐵、鎳鐵、鎳銅鐵合金。
5.用於煉鋼的鎳銅鐵合金及製備方法，其技術特徵在於:如權利要求2中所述鎳銅鐵合金的製備方法，也可用於銅鐵和鎳鐵合金生產。
【文檔編號】C22C35/00GK103938081SQ201310657483
【公開日】2014年7月23日 申請日期:2013年12月9日 優先權日:2013年12月9日
【發明者】謝廷聲 申請人:謝廷聲