用于炼钢含镍铜的硅基铁合金及制备方法
【专利摘要】本发明提供一种新型炼钢合金——含镍铜的硅基铁合金及制备方法。将镍和铜的氧化矿和硫化矿，按配比添加到硅基铁合金的炉料中，用碳作还原剂，在还原电炉中还原冶炼制成的含镍铜硅基复合铁合金。硅基铁合金是指合金成分中，以含硅为主要成分，含硅20％--70％，余量为铁，还可含5％--30％的钡、钙、铝中的一种或一种以上的复合铁合金，如硅铁、硅钡铁、硅铝钡铁、硅钙钡铁等铁合金。在这些硅基铁合金中含有2％--30％镍、铜中的一种或两种，制成含有镍和铜及镍铜的硅基铁合金。本发明含镍铜硅基铁合金，用于炼钢脱氧、脱硫和镍、铜的合金化，具有较好经济效益和社会效益。
【专利说明】用于炼钢含镍铜的硅基铁合金及制备方法
【技术领域】
[0001]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】
[0002]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。
[0003]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】
[0004]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。
[0005]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°C以上时，硫化铜分解为硫化亚铜，即4CuS — 2Cu2S + S2o硫化亚铜在1150°C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°C以上高温炉内生成反应，即4CuO = 2Cu20 + 02。氧化铜分解为氧化亚铜，它的还原温度达2100°C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°C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°C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°C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、铜娃基铁合金的兀素成分。
[0006]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，在含镍铜娃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。
[0007]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。
[0008]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、镇铜娃锁铁等。
实施例
[0009]下面通过具体实施例说明本发明。
[0010]实施例1
配料比:以IOOkg硅石为基础，含SiO2 98%。重晶石含BaSO4 85%，50kg。镍黄铁矿含Ni34%,Cu 5%、Fe29%、S 30%, 50kg,焦炭含 C 82%, 90kg。石灰石 90Kg,炉料粒度 5-40 mm。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。
[0011 ] 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。
[0012]实施例2
配料比:硅石100kg，重晶石55kg、焙烧黄铜矿含Cu 29%、Fe 23%、Ni 9%、S 11%，50kg，焦炭90kg，石灰8Kg。将上述炉料按其配比，混合均匀，投入矿热炉中还原冶炼2小时，出
炉、清渣、铸型。
[0013]硅钡铜镍铁合金成分:
Si 43%、Ba 15%、Cu 19%、Ni 6%,余量为 Fe 和杂质。
[0014]实施例3
配料比:硅石100kg、重晶石50kg、焙烧镍黄铁矿20kg，焙烧黄铜矿50kg、石灰石IOKg焦炭100kg。将上述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。
[0015]硅钡镍铜铁合金成分:
Si 38%、Ba 19%、Cu 15%、Ni 7%，余量为 Fe 和杂质。
[0016]实施例4
配料比:硅石100kg、重晶石50kg、黑铜矿60kg，含CuO 72%,高冰镍50kg含Ni 70%,钢屑5kg、生石灰50kg，含CaO 80%.焦炭110kg’按配比投入矿热炉中，冶炼2.5小时左右出炉。吨耗电IlOOOkw.h。
[0017]硅钡钙镍铜铁合金成分:
Si 31%、Ba 14%、Ca 6%、Ni 19%、Cu 18%，余量为 Fe 和杂质。
[0018]实施例5
某钢厂生产X 70管线钢，原吨钢用铝铁4kg脱氧，加镍2kg、铜2kg、硅钙1kg，吨钢合人民币350元左右；用本发明实施例4硅钡钙镍铜铁合金，吨钢用6kg脱氧、脱硫、镍铜合金化同步完成，吨钢合人民币330元左右，吨钢节省20元左右,钢质量达到国标要求。
【权利要求】
1.用于炼钢含镍铜的硅基铁合金及制备方法，其技术特征在于:在硅基铁合金中，含有2%-30%质量百分比的镍和铜中的一种或两种。
2.所述的硅基铁合金中含有20%—70%质量百分比的硅，余量为铁和不可避免的杂质。
3.在硅基铁合金中，还可含有5%-30%质量百分比的钡、钙、铝中的一种或一种以上。
4.用于炼钢含镍铜硅基的铁合金及制备方法，其技术特征在于:如权利要求1中所述的含镍铜硅基铁合金的制备方法，它是将镍和铜的氧化矿物或硫化矿物的原料，按配比添加到硅基铁合金的炉料中， 碳作还原剂，用还原法在还原电炉中冶炼制成。
【文档编号】C22C30/02GK103627901SQ201310657163
【公开日】2014年3月12日 申请日期:2013年12月9日 优先权日:2013年12月9日
【发明者】谢廷声 申请人:谢廷声