一種含鎳物料作用下熱態銅渣熔融還原制不鏽鋼原料的方法
2023-04-22 19:47:21 2
一種含鎳物料作用下熱態銅渣熔融還原制不鏽鋼原料的方法
【專利摘要】本發明涉及一種含鎳物料作用下熱態銅渣熔融還原制不鏽鋼原料的方法，屬於資源與環境【技術領域】。當含鎳物料為鎳鐵精礦，將剛出爐的高溫熱銅渣、造渣劑和含鎳物料鎳鐵精礦反應得到高溫鐵水和爐渣，最後高溫鐵水經脫硫脫磷處理後，再經合金化即能製備得到不鏽鋼原料；當含鎳物料為鎳鐵合金，將剛出爐的高溫熱銅渣、造渣劑反應得到高溫鐵水和爐渣，最後高溫鐵水經脫硫脫磷處理後得到合格鋼水，向合格鋼水加入鎳鐵合金，再經合金化即能製備得到不鏽鋼原料。本發明實現了銅、鎳和鐵資源的綜合利用，且縮短了不鏽鋼的冶煉工藝過程，降低了能耗和生產成本。
【專利說明】一種含鎳物料作用下熱態銅渣熔融還原制不鏽鋼原料的方法
【技術領域】
[0001]本發明涉及一種含鎳物料作用下熱態銅渣熔融還原制不鏽鋼原料的方法，屬於資源與環境【技術領域】。
【背景技術】
[0002]近年來，我國鋼鐵工業發展迅速，已多年居世界產量首位。但我國鐵礦石生產增速遠低於鋼鐵產能的增速，且國內鐵礦石資源具有貧礦多富礦少、多金屬伴生複雜鐵礦多和鐵礦石資源緊缺、品位低的缺陷，又鐵礦石需求逐年上升、進口依賴度大、優質鐵礦石價格上漲，導致我國鋼鐵工業生產原料短缺的矛盾日益突出，煉鐵煉鋼成本劇增，削弱了鋼鐵工業的利潤空間，嚴重影響了我國鋼鐵業的快速發展。
[0003]因此，尋找一種鐵礦石的補充資源作為煉鐵煉鋼原料是緩衝我國鐵礦資源的一個有效的解決方式。據統計，生產I噸的銅可產生2.2噸的銅渣，我國2012年的銅產量為570萬噸，相應產出的銅渣量為1254萬噸。銅渣一般含銅0.6^0.9%，含鐵40%左右，由此可見銅渣中的銅、鐵具有較高的回收利用價值。
[0004]銅冶金渣中含鐵物相主要為2Fe0*Si02 (鐵橄欖石)和Fe3O4 (磁鐵礦)，利用熔融還原的方法，可將2Fe0*Si02和Fe3O4直接還原為金屬鐵,並在熔融還原狀態下進行洛鐵分離。
[0005]含鎳鐵精礦、鎳鐵合金是生產不鏽鋼的原料，一般的鎳鐵合金含鎳量高於20%，而實際冶煉生產不鏽鋼過程中不需要如此高的含鎳量，故常常加入大量的鐵以降低其含鎳量。
[0006]因此，本發明借鑑熔融還原煉鐵的思想，提出高溫出爐爐渣在未經過冷卻的情況下，將銅渣中主要以2?604102和Fe3O4形式存在的鐵利用還原劑直接還原為金屬鐵。在熔融狀態下實現渣鐵的分離，高溫鐵水經過脫硫脫磷處理後，加入鎳鐵合金或含鎳鐵精礦，進行不鏽鋼的冶煉工藝。本發明不僅有效利用了出爐銅渣的高溫餘熱，且富集銅渣中的鐵進行不鏽鋼生產，充分實現了銅、鎳和鐵資源的綜合利用，縮短了不鏽鋼冶煉的工藝過程，降低了能耗和生產成本。
【發明內容】
[0007]針對上述現有技術存在的問題及不足，本發明提供一種含鎳物料作用下熱態銅渣熔融還原制不鏽鋼原料的方法。本發明在熱態銅渣熔融還原富集鐵的基礎上，有效的利用出爐銅渣的高溫餘熱，結合含鎳鐵精礦或鎳鐵合金聯合生產不鏽鋼原料，不僅實現了銅、鎳和鐵資源的綜合利用，且縮短了不鏽鋼的冶煉工藝過程，降低了能耗和生產成本，本發明通過以下技術方案實現。
[0008]一種含鎳物料作用下熱態銅渣熔融還原制不鏽鋼原料的方法，其具體步驟如下: 當含鎳物料為鎳鐵精礦時，首先將剛出爐的高溫熱銅渣轉移至冶金爐，然後向冶金爐
內加入粒度為0.15~0.45mm的造渣劑和含鎳物料鎳鐵精礦得到熔融混合物，向爐內噴入還原劑並同時向熔融混合物中噴入惰性氣體，在溫度為1500~1700°C條件下反應I~1.5h，反應完成後得到高溫鐵水和爐渣，最後高溫鐵水經脫硫脫磷處理後，再經合金化即能製備得到不鏽鋼原料；
或者，當含鎳物料為鎳鐵合金時，首先將剛出爐的高溫熱銅渣轉移至冶金爐，然後向冶金爐內加入粒度為0.15~0.45mm的造渣劑，向爐內噴入還原劑並同時向熔融混合物中噴入惰性氣體，在溫度為1500~1700°C條件下反應I~1.5h，反應完成後得到高溫鐵水和爐渣，最後高溫鐵水經脫硫脫磷處理後得到合格鋼水，向合格鋼水加入鎳鐵合金，再經合金化即能製備得到不鏽鋼原料。
[0009]所述剛出爐的高溫熱銅渣溫度為1250~1300°C，銅渣包括以下質量百分比的組分:TFe33.04 ~42.07%, CaOl.24 ~3.42%, MgO0.89 ~1.57%, Si0230.56 ~38.07%, S0.37 ~
0.55%。 [0010]所述冶金爐為電爐或轉爐。
[0011 ] 所述造渣劑為CaO、MgO中的一種或兩種混合物，加入量根據熔融混合物的鹼度決
【權利要求】
1.一種含鎳物料作用下熱態銅渣熔融還原制不鏽鋼原料的方法，其特徵在於具體步驟如下: 當含鎳物料為鎳鐵精礦時，首先將剛出爐的高溫熱銅渣轉移至冶金爐，然後向冶金爐內加入粒度為0.15~0.45mm的造渣劑和含鎳物料鎳鐵精礦得到熔融混合物，向爐內噴入還原劑並同時向熔融混合物中噴入惰性氣體，在溫度為1500~1700°C條件下反應I~1.5h，反應完成後得到高溫鐵水和爐渣，最後高溫鐵水經脫硫脫磷處理後，再合金化後即能製備得到不鏽鋼原料； 或者，當含鎳物料為鎳鐵合金時，首先將剛出爐的高溫熱銅渣轉移至冶金爐，然後向冶金爐內加入粒度為0.15~0.45mm的造渣劑，向爐內噴入還原劑並同時向熔融混合物中噴入惰性氣體，在溫度為1500~1700°C條件下反應I~1.5h，反應完成後得到高溫鐵水和爐渣，最後高溫鐵水經脫硫脫磷處理後得到合格鋼水，向合格鋼水加入鎳鐵合金，再合金化後即能製備得到不鏽鋼原料。
2.根據權利要求1所述的含鎳物料作用下熱態銅渣熔融還原制不鏽鋼原料的方法，其特徵在於:所述剛出爐的高溫熱銅渣溫度為1250~1300°C，銅渣包括以下質量百分比的組分:TFe33.04 ~42.07%, CaOl.24 ~3.42%, MgO0.89 ~1.57%, Si0230.56 ~38.07%, S0.37 ~0.55%。
3.根據權利要求1或2所述的含鎳物料作用下熱態銅渣熔融還原制不鏽鋼原料的方法，其特徵在於:所述冶金爐為電爐或轉爐。
4.根據權利要求1或2所述的含鎳物料作用下熱態銅渣熔融還原制不鏽鋼原料的方法，其特徵在於:所述造渣劑為CaO、MgO中的一種或兩種混合物，加入量根據熔融混合物的鹼度決定，鹼度n w(CaO) +1Aw(MgO),一 -wim0...........)-2 ,控制?減度為1.0 ~ 1.5，式中#1^4表示(^0的質量；百分數』Oi(MgO)表示MgO的質量百分數，Oi(SiO2)表示SiO2的質量百分數。
5.根據權利要求1或2所述的含鎳物料作用下熱態銅渣熔融還原制不鏽鋼原料的方法，其特徵在於:所述鎳鐵精礦中鎳的質量百分數為20~30%，鐵的質量百分數為20~50%，鎳鐵精礦按照鎳鐵精礦與熱銅渣的質量比1: (2~10)加入。
6.根據權利要求1或2所述的含鎳物料作用下熱態銅渣熔融還原制不鏽鋼原料的方法，其特徵在於:所述還原劑為固體還原劑、液體還原劑或氣體還原劑，還原劑的加入量按照還原劑中C與熱銅渣中的Fex+質量比為(1.3~1.8):1加入，χ為2或3。
7.根據權利要求1或2所述的含鎳物料作用下熱態銅渣熔融還原制不鏽鋼原料的方法，其特徵在於:所述惰性氣體的噴入壓力為0.1~IMPa。
8.根據權利要求1或2所述的含鎳物料作用下熱態銅渣熔融還原制不鏽鋼原料的方法，其特徵在於:所述鎳鐵合金中鎳的質量百分數為25~35%，鐵的質量百分數為10~50%，加入量與銅渣中的Fex+質量比為(0.2~0.4):l，x為2或3。
【文檔編號】C21B13/00GK103614607SQ201310414062
【公開日】2014年3月5日 申請日期:2013年9月12日 優先權日:2013年9月12日
【發明者】王 華, 邱在軍, 李磊, 廖彬, 胡建杭, 魏永剛 申請人:昆明理工大學